Ключевая разница - окислительное фосфорилирование против фотофосфорилирования
Аденозинтрифосфат (АТФ) является важным фактором выживания и функционирования живых организмов. АТФ известен как универсальная энергетическая валюта жизни. Производство АТФ в живой системе происходит разными способами. Окислительное фосфорилирование и фотофосфорилирование являются двумя основными механизмами, которые производят большую часть клеточного АТФ в живой системе. Окислительное фосфорилирование использует молекулярный кислород во время синтеза АТФ и происходит вблизи мембран митохондрий, в то время как фотофосфорилирование использует солнечный свет в качестве источника энергии для производства АТФ и происходит в тилакоидной мембране хлоропластов. Ключевое различие между окислительным фосфорилированием и фотофосфорилированием заключается в том, что производство АТФ обусловлено переносом электронов на кислород при окислительном фосфорилировании, в то время как солнечный свет стимулирует производство АТФ при фотофосфорилировании..
Что такое окислительное фосфорилирование?
Окислительное фосфорилирование – это метаболический путь, который производит АТФ с использованием ферментов в присутствии кислорода. Это завершающая стадия клеточного дыхания аэробных организмов. Есть два основных процесса окислительного фосфорилирования; цепь транспорта электронов и хемиосмос. В цепи переноса электронов он облегчает окислительно-восстановительные реакции, в которых участвует множество окислительно-восстановительных промежуточных соединений, управляющих движением электронов от доноров электронов к акцепторам электронов. Энергия, полученная в результате этих окислительно-восстановительных реакций, используется для производства АТФ при хемиосмосе. У эукариот окислительное фосфорилирование осуществляется в различных белковых комплексах внутренней мембраны митохондрий. В контексте прокариот эти ферменты присутствуют в межмембранном пространстве клетки.
Белки, участвующие в окислительном фосфорилировании, связаны друг с другом. У эукариот в цепи переноса электронов используются пять основных белковых комплексов. Конечным акцептором электронов окислительного фосфорилирования является кислород. Он принимает электрон и восстанавливается, образуя воду. Следовательно, кислород должен присутствовать для образования АТФ путем окислительного фосфорилирования.
Рисунок 01: Окислительное фосфорилирование
Энергия, которая высвобождается при движении электронов по цепи, используется для транспортировки протонов через внутреннюю мембрану митохондрий. Эта потенциальная энергия направляется на конечный белковый комплекс, которым является АТФ-синтаза, для производства АТФ. Производство АТФ происходит в комплексе АТФ-синтазы. Он катализирует присоединение фосфатной группы к АДФ и способствует образованию АТФ. Производство АТФ с использованием энергии, высвобождаемой при переносе электрона, известно как хемиосмос.
Что такое фотофосфорилирование?
В контексте фотосинтеза процесс фосфорилирования АДФ в АТФ с использованием энергии солнечного света называется фотофосфорилированием. В этом процессе солнечный свет активирует различные молекулы хлорофилла для создания донора электронов с высокой энергией, который будет принят акцептором электронов с низкой энергией. Следовательно, световая энергия включает создание как донора электронов высокой энергии, так и акцептора электронов низкой энергии. В результате созданного градиента энергии электроны будут двигаться от донора к акцептору циклическим и нециклическим образом. Движение электронов происходит по электрон-транспортной цепи.
Фотофосфорилирование можно разделить на две группы; циклическое фотофосфорилирование и нециклическое фотофосфорилирование. Циклическое фотофосфорилирование происходит в особом месте хлоропласта, известном как тилакоидная мембрана. Циклическое фотофосфорилирование не приводит к образованию кислорода и НАДФН. Этот циклический путь инициирует поток электронов к пигментному комплексу хлорофилла, известному как фотосистема I. Из фотосистемы I вырабатывается высокоэнергетический электрон. Из-за нестабильности электрона он будет принят акцептором электрона, находящимся на более низких энергетических уровнях. После инициации электроны будут перемещаться от одного акцептора электронов к другому по цепочке, перекачивая ионы H+ через мембрану, что создает движущую силу протона. Эта протонная движущая сила приводит к развитию энергетического градиента, который используется при производстве АТФ из АДФ с использованием фермента АТФ-синтазы во время процесса.
Рисунок 02: Фотофосфорилирование
В нециклическом фотофосфорилировании участвуют два хлорофилловых пигментных комплекса (фотосистема I и фотосистема II). Это происходит в строме. В этом пути фотолиза воды молекула происходит в фотосистеме II, которая изначально сохраняет два электрона, полученных в результате реакции фотолиза внутри фотосистемы. Энергия света включает возбуждение электрона из фотосистемы II, который подвергается цепной реакции и, наконец, передается основной молекуле, присутствующей в фотосистеме II. Электрон будет двигаться от одного акцептора электрона к другому в градиенте энергии, который в конечном итоге будет принят молекулой кислорода. На этом пути вырабатываются как кислород, так и НАДФН.
Каковы сходства между окислительным фосфорилированием и фотофосфорилированием?
- Оба процесса важны для передачи энергии в живой системе.
- Оба участвуют в утилизации окислительно-восстановительных промежуточных соединений.
- В обоих процессах производство протонной движущей силы приводит к переносу ионов H+ через мембрану.
- Энергетический градиент, создаваемый обоими процессами, используется для производства АТФ из АДФ.
- В обоих процессах используется фермент АТФ-синтаза для производства АТФ.
В чем разница между окислительным фосфорилированием и фотофосфорилированием?
Окислительное фосфорилирование против фотофосфорилирования |
|
| Окислительное фосфорилирование – это процесс, в ходе которого образуется АТФ с использованием ферментов и кислорода. Это последняя стадия аэробного дыхания. | Фотофосфорилирование – это процесс производства АТФ с использованием солнечного света во время фотосинтеза. |
| Источник энергии | |
| Молекулярный кислород и глюкоза являются источниками энергии окислительного фосфорилирования. | Солнечный свет является источником энергии для фотофосфорилирования. |
| Расположение | |
| Окислительное фосфорилирование происходит в митохондриях | Фотофосфорилирование происходит в хлоропластах |
| Возникновение | |
| Окислительное фосфорилирование происходит во время клеточного дыхания. | Фотофосфорилирование происходит во время фотосинтеза. |
| Акцептор конечных электронов | |
| Кислород является конечным акцептором электронов окислительного фосфорилирования. | NADP+ является конечным акцептором электронов фотофосфорилирования. |
Резюме – Окислительное фосфорилирование против фотофосфорилирования
Производство АТФ в живой системе происходит разными способами. Окислительное фосфорилирование и фотофосфорилирование являются двумя основными механизмами, которые производят большую часть клеточного АТФ. У эукариот окислительное фосфорилирование осуществляется в различных белковых комплексах внутри внутренней мембраны митохондрий. Он включает множество окислительно-восстановительных промежуточных соединений, которые управляют движением электронов от доноров электронов к акцепторам электронов. Наконец, энергия, высвобождаемая при переносе электрона, используется для производства АТФ с помощью АТФ-синтазы. Процесс фосфорилирования АДФ в АТФ с использованием энергии солнечного света называется фотофосфорилированием. Это происходит во время фотосинтеза. Фотофосфорилирование происходит двумя основными способами; циклическое фотофосфорилирование и нециклическое фотофосфорилирование. Окислительное фосфорилирование происходит в митохондриях, а фотофосфорилирование - в хлоропластах. В этом разница между окислительным фосфорилированием и фотофосфорилированием.
Загрузить PDF-файл Сравнение окислительного фосфорилирования и фотофосфорилирования
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между окислительным фотофосфорилированием и фотофосфорилированием
