Ključna razlika – oksidativna fosforilacija proti fotofosforilaciji
Adenozin trifosfat (ATP) je pomemben dejavnik za preživetje in delovanje živih organizmov. ATP je znan kot univerzalna energetska valuta življenja. Proizvodnja ATP v živem sistemu poteka na več načinov. Oksidativna fosforilacija in fotofosforilacija sta dva glavna mehanizma, ki proizvedeta večino celičnega ATP v živem sistemu. Oksidativna fosforilacija uporablja molekularni kisik med sintezo ATP in poteka v bližini membran mitohondrijev, medtem ko fotofosforilacija uporablja sončno svetlobo kot vir energije za proizvodnjo ATP in poteka v tilakoidni membrani kloroplasta. Ključna razlika med oksidativno fosforilacijo in fotofosforilacijo je, da proizvodnjo ATP poganja prenos elektronov na kisik pri oksidativni fosforilaciji, medtem ko sončna svetloba poganja proizvodnjo ATP pri fotofosforilaciji.
Kaj je oksidativna fosforilacija?
Oksidativna fosforilacija je presnovna pot, ki proizvaja ATP z uporabo encimov ob prisotnosti kisika. Je zadnja stopnja celičnega dihanja aerobnih organizmov. Obstajata dva glavna procesa oksidativne fosforilacije; transportna veriga elektronov in kemiosmoza. V transportni verigi elektronov olajša redoks reakcije, ki vključujejo številne redoks intermediate, ki poganjajo gibanje elektronov od donorjev elektronov do akceptorjev elektronov. Energija, pridobljena iz teh redoks reakcij, se uporablja za proizvodnjo ATP v kemiosmozi. V kontekstu evkariontov se oksidativna fosforilacija izvaja v različnih proteinskih kompleksih znotraj notranje membrane mitohondrijev. V okviru prokariontov so ti encimi prisotni v intermembranskem prostoru celice.
Proteini, ki sodelujejo pri oksidativni fosforilaciji, so med seboj povezani. Pri evkariontih se med transportno verigo elektronov uporablja pet glavnih proteinskih kompleksov. Končni akceptor elektronov oksidativne fosforilacije je kisik. Sprejme elektron in reducira v vodo. Zato bi moral biti prisoten kisik za proizvodnjo ATP z oksidativno fosforilacijo.
Slika 01: Oksidativna fosforilacija
Energija, ki se sprosti med pretokom elektronov skozi verigo, se uporabi pri transportu protonov skozi notranjo membrano mitohondrijev. Ta potencialna energija je usmerjena v končni proteinski kompleks, ki je ATP sintaza za proizvodnjo ATP. Proizvodnja ATP poteka v kompleksu ATP sintaze. Katalizira dodajanje fosfatne skupine k ADP in olajša tvorbo ATP. Proizvodnja ATP z uporabo energije, ki se sprosti med prenosom elektronov, je znana kot kemiosmoza.
Kaj je fotofosforilacija?
V kontekstu fotosinteze se proces, ki fosforilira ADP v ATP z uporabo energije sončne svetlobe, imenuje fotofosforilacija. V tem procesu sončna svetloba aktivira različne molekule klorofila, da ustvarijo donorja elektronov z visoko energijo, ki bi jo sprejel sprejemnik elektronov z nizko energijo. Zato svetlobna energija vključuje ustvarjanje visokoenergetskega donorja elektronov in nizkoenergijskega akceptorja elektronov. Zaradi ustvarjenega energijskega gradienta se bodo elektroni premaknili od donorja k akceptorju na cikličen in necikličen način. Gibanje elektronov poteka skozi transportno verigo elektronov.
Fotofosforilacijo bi lahko kategorizirali v dve skupini; ciklično fotofosforilacijo in neciklično fotofosforilacijo. Ciklična fotofosforilacija poteka na posebnem mestu kloroplasta, znanem kot tilakoidna membrana. Ciklična fotofosforilacija ne proizvaja kisika in NADPH. Ta ciklična pot sproži pretok elektronov v pigmentni kompleks klorofila, znan kot fotosistem I. Iz fotosistema I se poveča visokoenergijski elektron. Zaradi nestabilnosti elektrona ga bo sprejel sprejemnik elektronov, ki je na nižjih energijskih nivojih. Ko se sprožijo, se bodo elektroni premaknili od enega akceptorja elektronov do naslednjega v verigi, medtem ko črpajo ione H+ preko membrane, ki proizvaja protonsko gonilno silo. Ta protonska gonilna sila vodi do razvoja energijskega gradienta, ki se uporablja pri proizvodnji ATP iz ADP z uporabo encima ATP sintaze med procesom.
Slika 02: Fotofosforilacija
Pri neciklični fotofosforilaciji sodelujeta dva klorofilna pigmentna kompleksa (fotosistem I in fotosistem II). To se zgodi v stromi. Pri tej poti fotolize vode poteka molekula v fotosistemu II, ki zadrži dva elektrona, ki izhajata iz reakcije fotolize, znotraj fotosistema na začetku. Svetlobna energija vključuje vzbujanje elektrona iz fotosistema II, ki je podvržen verižni reakciji in se končno prenese na jedrno molekulo, prisotno v fotosistemu II. Elektron se bo premikal od enega akceptorja elektronov do drugega v gradientu energije, ki ga bo končno sprejela molekula kisika. Tu na tej poti nastajata tako kisik kot NADPH.
Kakšne so podobnosti med oksidativno fosforilacijo in fotofosforilacijo?
- Oba procesa sta pomembna pri prenosu energije znotraj živega sistema.
- Oba sodelujeta pri uporabi redoks intermediatov.
- V obeh procesih proizvodnja protonske gibalne sile vodi do prenosa H+ ionov skozi membrano.
- Energijski gradient, ki ga ustvarita oba procesa, se uporablja za proizvodnjo ATP iz ADP.
- Oba postopka za izdelavo ATP uporabljata encim ATP sintazo.
Kakšna je razlika med oksidativno fosforilacijo in fotofosforilacijo?
Oksidativna fosforilacija proti fotofosforilaciji |
|
| Oksidativna fosforilacija je proces, ki proizvaja ATP z uporabo encimov in kisika. Je zadnja stopnja aerobnega dihanja. | Fotofosforilacija je proces proizvodnje ATP z uporabo sončne svetlobe med fotosintezo. |
| Vir energije | |
| Molekularni kisik in glukoza sta vira energije oksidativne fosforilacije. | Sončna svetloba je vir energije fotofosforilacije. |
| Lokacija | |
| Oksidativna fosforilacija poteka v mitohondrijih | Fotofosforilacija poteka v kloroplastu |
| Pojav | |
| Oksidativna fosforilacija poteka med celičnim dihanjem. | Fotofosforilacija poteka med fotosintezo. |
| Končni sprejemnik elektronov | |
| Kisik je končni sprejemnik elektronov oksidativne fosforilacije. | NADP+ je končni akceptor elektronov fotofosforilacije. |
Povzetek – Oksidativna fosforilacija proti fotofosforilaciji
Proizvodnja ATP v živem sistemu poteka na več načinov. Oksidativna fosforilacija in fotofosforilacija sta dva glavna mehanizma, ki proizvajata večino celičnega ATP. Pri evkariontih se oksidativna fosforilacija izvaja v različnih proteinskih kompleksih znotraj notranje membrane mitohondrijev. Vključuje številne redoks intermediate, ki poganjajo gibanje elektronov od donorjev elektronov do akceptorjev elektronov. Končno se energija, ki se sprosti med prenosom elektronov, uporabi za proizvodnjo ATP s pomočjo ATP sintaze. Postopek, ki fosforilira ADP v ATP z uporabo energije sončne svetlobe, se imenuje fotofosforilacija. To se zgodi med fotosintezo. Fotofosforilacija poteka na dva glavna načina; ciklično fotofosforilacijo in neciklično fotofosforilacijo. Oksidativna fosforilacija poteka v mitohondrijih, fotofosforilacija pa v kloroplastih. To je razlika med oksidativno fosforilacijo in fotofosforilacijo.
Prenesite PDF oksidativno fosforilacijo proti fotofosforilaciji
Lahko prenesete PDF različico tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombo o citiranju. Prenesite PDF različico tukaj Razlika med oksidativno fotofosforilacijo in fotofosforilacijo
