Nøkkelforskjell – syklisk vs ikke-syklisk fotofosforylering
Fotofosforylering eller fotosyntetisk fosforylering er en prosess der ATP produseres under de lysavhengige reaksjonene til fotosyntesen. En fosfatgruppe legges til ADP for å danne ATP, ved å bruke protonmotorkraften som genereres under de sykliske og ikke-sykliske elektrontransportkjedene til fotosyntesen. Energien tilføres av sollyset for å sette i gang prosessene og ATP-syntese skjer på ATPase-komplekser lokalisert i thylakoidmembranene til kloroplastene. ATP-syntese under den sykliske elektronstrømmen av anoksygen fotosyntese er kjent som syklisk fotofosforylering. ATP-produksjon under den ikke-sykliske elektronstrømmen av oksygenisk fotosyntese er kjent som ikke-syklisk fotofosforylering. Dette er nøkkelforskjellen mellom syklisk og ikke-syklisk fotofosforylering.
Hva er syklisk fotofosforylering?
Syklisk fosforylering er en prosess som produserer ATP fra ADP under den lysavhengige sykliske elektrontransportkjeden til fotosyntesen. Fotosystem I er involvert i denne prosessen. Når klorofyller av PS I absorberer lysenergi, frigjøres høyenergielektroner fra P700-reaksjonssenteret. Disse elektronene blir akseptert av en primær elektronakseptor og beveger seg deretter via flere elektronakseptorer som ferredoksin (Fd), plastokinon (PQ), cytokromkompleks og plastocyanin (PC). Til slutt vender disse elektronene tilbake til P700 etter å ha gått gjennom en syklisk bevegelse. Når elektroner beveger seg nedoverbakke gjennom elektronbærere, frigjør de potensiell energi. Denne energien brukes til å produsere ATP fra ADP av ATP-syntaseenzym. Derfor er denne prosessen kjent som syklisk fotofosforylering.
PS II er ikke involvert i syklisk fotofosforylering. Derfor er vann ikke involvert i denne prosessen; som et resultat genererer ikke syklisk fotofosforylering molekylært oksygen som et biprodukt. Siden elektronene går tilbake til PS I, genereres ingen reduserende kraft (ingen NADPH) under den sykliske fotofosforyleringen.
Figur 01: Syklisk fotofosforylering
Hva er ikke-syklisk fotofosforylering?
Ikkesyklisk fotofosforylering er prosessen med ATP-syntese ved bruk av lysenergi ved hjelp av ikke-syklisk elektrontransportkjede for fotosyntese. To typer fotosystemer er involvert i denne prosessen k alt PS I og PS II. Ikke-syklisk fotofosforylering initieres av PS II. Den absorberer lysenergi og frigjør høyenergielektroner. Vannmolekyler splittes nær PS II ved å frigjøre protoner (H+ ioner) og molekylært oksygen på grunn av den absorberte energien. Høyenergielektroner aksepteres av en primær elektronakseptor og passerer gjennom plastokinon (PQ), cytokromkompleks og plastocyanin (PC). Deretter tas disse elektronene opp av PS I. De aksepterte elektronene av PS I føres igjen gjennom elektronakseptorer og når NADP+ Disse elektronene kombineres med H+og NADP+ for å danne NADPH og avslutte elektrontransportkjeden. Under elektrontransportkjeden brukes den frigjorte energien til å produsere ATP fra ADP. Siden elektronene ikke returneres til PS II, er denne prosessen kjent som ikke-syklisk fotofosforylering.
Sammenlignet med syklisk fotofosforylering, er ikke-syklisk fotofosforylering vanlig og er mye observert i alle grønne planter, alger og cyanobakterier. Det er en viral prosess for levende organismer siden dette er den eneste prosessen som frigjør molekylært oksygen til miljøet.
Figur 02: Ikke-syklisk fotofosforylering
Hva er forskjellen mellom syklisk og ikke-syklisk fotofosforylering?
Syklisk vs ikke-syklisk fotofosforylering |
|
| Syklisk fotofosforylering refererer til prosessen som produserer ATP under den sykliske elektrontransportkjeden av lysavhengig fotosyntese. | Ikkesyklisk fotofosforylering refererer til prosessen som produserer ATP fra ikke-syklisk elektrontransportkjede i lysreaksjoner av fotosyntese. |
| Photosystem | |
| Bare ett fotosystem (PS I) er involvert i syklisk fotofosforylering. | Fotosystem I og II er involvert i ikke-syklisk fotofosforylering. |
| Nature of the Electron Transport Chain | |
| Elektroner reiser i en syklisk elektrontransportkjede og går tilbake til PS I | Elektroner reiser i ikke-sykliske kjeder. |
| Products | |
| Bare ATP produseres i denne prosessen. | ATP, O2 og NADPH produseres i denne prosessen. |
| Vann | |
| Vann deles ikke under denne prosessen. | Vann deler seg eller fotolyserer. |
| Generation of Oxygen | |
| Oksygen genereres ikke under syklisk fotofosforylering | Molekylært oksygen genereres ved ikke-syklisk fotofosforylering. |
| Første elektrondonor | |
| Den første elektrondonoren er PS I. | Vann er den første elektrondonoren. |
| First Electron Acceptor | |
| Den endelige elektronakseptoren er PS I. | Den endelige elektronakseptoren er NADP+ |
| Organismer | |
| Syklisk fotofosforylering vises av visse bakterier. | Ikkesyklisk fotofosforylering er vanlig i grønne planter, alger og cyanobakterier. |
Sammendrag – syklisk vs ikke-syklisk fotofosforylering
ATP produseres av lysenergien som absorberes under fotosyntesen. Denne prosessen er kjent som fotofosforylering. Fotofosforylering kan skje via to veier kjent som syklisk og ikke-syklisk fotofosforylering. Under syklisk fotofosforylering reiser høyenergielektroner gjennom elektronakseptorer i sykliske bevegelser og frigjør energi for å produsere ATP. Under ikke-syklisk fotofosforylering strømmer høyenergielektroner gjennom elektronakseptorer i Z-formede ikke-sykliske bevegelser. Frigjorte elektroner går ikke tilbake til de samme fotosystemene ved ikke-syklisk fotofosforylering. I begge prosessene produseres imidlertid ATP på samme måte ved å bruke den potensielle energien som frigjøres av elektrontransportkjeden. Ikke-syklisk fotofosforylering produserer ATP, O2 og NADPH mens syklisk fotofosforylering bare produserer ATP. Begge fotosystemene er involvert i ikke-syklisk fotofosforylering mens bare ett fotosystem (PS I) er involvert i syklisk fotofosforylering. Dette er forskjellen mellom syklisk og ikke-syklisk fotofosforylering.
