Ключевая разница - циклическое и нециклическое фотофосфорилирование
Фотофосфорилирование или фотосинтетическое фосфорилирование - это процесс, при котором АТФ вырабатывается во время светозависимых реакций фотосинтеза. Фосфатная группа добавляется к АДФ с образованием АТФ, используя протонную движущую силу, возникающую во время циклических и нециклических электрон-транспортных цепей фотосинтеза. Для инициации процессов энергия поступает от солнечного света, а синтез АТФ происходит на АТФазных комплексах, расположенных в тилакоидных мембранах хлоропластов. Синтез АТФ во время циклического потока электронов аноксигенного фотосинтеза известен как циклическое фотофосфорилирование. Производство АТФ во время нециклического потока электронов оксигенного фотосинтеза известно как нециклическое фотофосфорилирование. В этом ключевое различие между циклическим и нециклическим фотофосфорилированием.
Что такое циклическое фотофосфорилирование?
Циклическое фосфорилирование – это процесс, при котором АТФ вырабатывается из АДФ во время светозависимой циклической цепи переноса электронов фотосинтеза. Фотосистема I участвует в этом процессе. Когда хлорофиллы ФС I поглощают световую энергию, из реакционного центра Р700 высвобождаются высокоэнергетические электроны. Эти электроны принимаются первичным акцептором электронов, а затем проходят через несколько акцепторов электронов, таких как ферредоксин (Fd), пластохинон (PQ), цитохромный комплекс и пластоцианин (PC). Наконец, эти электроны возвращаются к P700 после циклического движения. Когда электроны движутся вниз по электронным носителям, они высвобождают потенциальную энергию. Эта энергия используется для производства АТФ из АДФ с помощью фермента АТФ-синтазы. Следовательно, этот процесс известен как циклическое фотофосфорилирование.
ФС II не участвует в циклическом фотофосфорилировании. Следовательно, вода в этом процессе не участвует; в результате циклическое фотофосфорилирование не приводит к образованию молекулярного кислорода в качестве побочного продукта. Поскольку электроны возвращаются к ФС I, во время циклического фотофосфорилирования не вырабатывается восстанавливающая способность (нет НАДФН).
Рисунок 01: Циклическое фотофосфорилирование
Что такое нециклическое фотофосфорилирование?
Нециклическое фотофосфорилирование – это процесс синтеза АТФ с использованием энергии света в нециклической электрон-транспортной цепи фотосинтеза. В этом процессе участвуют два типа фотосистем, названные ФС I и ФС II. Нециклическое фотофосфорилирование инициируется ФС II. Он поглощает световую энергию и высвобождает электроны высокой энергии. Молекулы воды вблизи ФС II расщепляются с выделением протонов (ионов Н+) и молекулярного кислорода за счет поглощенной энергии. Электроны высокой энергии принимаются первичным акцептором электронов и проходят через пластохинон (PQ), цитохромный комплекс и пластоцианин (PC). Затем эти электроны поглощаются ФС I. Принятые ФС I электроны снова проходят через акцепторы электронов и достигают НАДФ+ Эти электроны соединяются с H+и НАДФ+ с образованием НАДФН и обрывом электрон-транспортной цепи. В цепи переноса электронов высвобождаемая энергия используется для образования АТФ из АДФ. Поскольку электроны не возвращаются в ФС II, этот процесс известен как нециклическое фотофосфорилирование.
По сравнению с циклическим фотофосфорилированием, нециклическое фотофосфорилирование распространено и широко наблюдается у всех зеленых растений, водорослей и цианобактерий. Это вирусный процесс для живых организмов, поскольку это единственный процесс, который высвобождает молекулярный кислород в окружающую среду.
Рисунок 02: Нециклическое фотофосфорилирование
В чем разница между циклическим и нециклическим фотофосфорилированием?
Циклическое и нециклическое фотофосфорилирование |
|
| Циклическое фотофосфорилирование относится к процессу, который производит АТФ во время циклической цепи переноса электронов светозависимого фотосинтеза. | Нециклическое фотофосфорилирование относится к процессу образования АТФ из нециклической цепи переноса электронов в легких реакциях фотосинтеза. |
| Фотосистема | |
| Только одна фотосистема (ФС I) участвует в циклическом фотофосфорилировании. | Фотосистемы I и II участвуют в нециклическом фотофосфорилировании. |
| Природа электрон-транспортной цепи | |
| Электроны путешествуют по циклической цепи переноса электронов и возвращаются на PS I | Электроны путешествуют по нециклическим цепочкам. |
| Товары | |
| В этом процессе образуется только АТФ. | АТФ, O2 и НАДФН. |
| Вода | |
| Во время этого процесса вода не разделяется. | Вода расщепляется или фотолизуется. |
| Генерация кислорода | |
| Кислород не образуется при циклическом фотофосфорилировании | Молекулярный кислород образуется при нециклическом фотофосфорилировании. |
| Первый донор электронов | |
| Первым донором электронов является PS I. | Вода является первым донором электронов. |
| Первый акцептор электронов | |
| Конечным акцептором электронов является PS I. | Конечным акцептором электронов является НАДФ+ |
| Организмы | |
| Циклическое фотофосфорилирование показано некоторыми бактериями. | Нециклическое фотофосфорилирование распространено у зеленых растений, водорослей и цианобактерий. |
Резюме – циклическое и нециклическое фотофосфорилирование
АТФ образуется за счет энергии света, поглощаемой в процессе фотосинтеза. Этот процесс известен как фотофосфорилирование. Фотофосфорилирование может происходить двумя путями, известными как циклическое и нециклическое фотофосфорилирование. Во время циклического фотофосфорилирования электроны с высокой энергией проходят через акцепторы электронов в циклических движениях и высвобождают энергию для производства АТФ. Во время нециклического фотофосфорилирования электроны с высокой энергией проходят через акцепторы электронов в Z-образных нециклических движениях. Освободившиеся электроны не возвращаются в те же фотосистемы при нециклическом фотофосфорилировании. Однако в обоих процессах АТФ производится одинаковым образом с использованием потенциальной энергии, высвобождаемой электрон-транспортной цепью. Нециклическое фотофосфорилирование производит АТФ, O2 и НАДФН, в то время как циклическое фотофосфорилирование производит только АТФ. Обе фотосистемы участвуют в нециклическом фотофосфорилировании, тогда как только одна фотосистема (ФС I) участвует в циклическом фотофосфорилировании. В этом разница между циклическим и нециклическим фотофосфорилированием.
