Ключова разлика – циклично срещу нециклично фотофосфорилиране
Фотофосфорилирането или фотосинтетичното фосфорилиране е процес, при който се произвежда АТФ по време на зависимите от светлината реакции на фотосинтезата. Към ADP се добавя фосфатна група, за да се образува ATP, като се използва движещата сила на протона, генерирана по време на цикличните и нецикличните електронни транспортни вериги на фотосинтезата. Енергията се доставя от слънчевата светлина, за да инициира процесите и синтезът на АТФ се извършва върху АТФазни комплекси, разположени в тилакоидните мембрани на хлоропластите. Синтезът на АТФ по време на цикличния електронен поток на аноксигенната фотосинтеза е известен като циклично фотофосфорилиране. Производството на АТФ по време на нецикличния електронен поток на кислородната фотосинтеза е известно като нециклично фотофосфорилиране. Това е ключовата разлика между цикличното и нецикличното фотофосфорилиране.
Какво е циклично фотофосфорилиране?
Цикличното фосфорилиране е процес, който произвежда АТФ от АДФ по време на зависимата от светлината циклична електрон транспортна верига на фотосинтезата. Photosystem I участва в този процес. Когато хлорофилите на PS I абсорбират светлинна енергия, електрони с висока енергия се освобождават от реакционния център P700. Тези електрони се приемат от първичен акцептор на електрони и след това преминават през няколко акцептора на електрони, като фередоксин (Fd), пластохинон (PQ), цитохромен комплекс и пластоцианин (PC). Накрая, тези електрони се връщат към P700 след преминаване през циклично движение. Когато електроните се движат надолу през електронни носители, те освобождават потенциална енергия. Тази енергия се използва за производството на АТФ от АДФ от ензима АТФ синтаза. Следователно този процес е известен като циклично фотофосфорилиране.
PS II не участва в цикличното фотофосфорилиране. Следователно водата не участва в този процес; в резултат на това цикличното фотофосфорилиране не генерира молекулярен кислород като страничен продукт. Тъй като електроните се връщат към PS I, не се генерира редуцираща мощност (няма NADPH) по време на цикличното фотофосфорилиране.
Фигура 01: Циклично фотофосфорилиране
Какво е нециклично фотофосфорилиране?
Нецикличното фотофосфорилиране е процесът на синтез на АТФ, използващ светлинна енергия чрез нециклична електротранспортна верига на фотосинтеза. Два вида фотосистеми участват в този процес, наречени PS I и PS II. Нецикличното фотофосфорилиране се инициира от PS II. Той абсорбира светлинна енергия и освобождава високоенергийни електрони. Молекулите на водата се разделят близо до PS II чрез освобождаване на протони (H+ йони) и молекулярен кислород поради абсорбираната енергия. Електроните с висока енергия се приемат от първичен акцептор на електрони и преминават през пластохинон (PQ), цитохромен комплекс и пластоцианин (PC). След това тези електрони се поемат от PS I. Приетите електрони от PS I преминават отново през акцептори на електрони и достигат до NADP+ Тези електрони се комбинират с H+и NADP+, за да образуват NADPH и да прекратят веригата за транспортиране на електрони. По време на електронната транспортна верига, освободената енергия се използва за производството на АТФ от АДФ. Тъй като електроните не се връщат към PS II, този процес е известен като нециклично фотофосфорилиране.
В сравнение с цикличното фотофосфорилиране, нецикличното фотофосфорилиране е често срещано и се наблюдава широко във всички зелени растения, водорасли и цианобактерии. Това е вирусен процес за живите организми, тъй като това е единственият процес, който освобождава молекулярен кислород в околната среда.
Фигура 02: Нециклично фотофосфорилиране
Каква е разликата между цикличното и нецикличното фотофосфорилиране?
Циклично срещу нециклично фотофосфорилиране |
|
| Цикличното фотофосфорилиране се отнася до процеса, който произвежда АТФ по време на цикличната електрон-транспортна верига на фотосинтеза, зависима от светлината. | Нецикличното фотофосфорилиране се отнася до процеса, който произвежда АТФ от нециклична електротранспортна верига при светлинни реакции на фотосинтеза. |
| Фотосистема | |
| Само една фотосистема (PS I) участва в цикличното фотофосфорилиране. | Фотосистема I и II участват в нециклично фотофосфорилиране. |
| Природа на електронната транспортна верига | |
| Електроните пътуват в циклична електронна транспортна верига и се връщат към PS I | Електроните пътуват в нециклични вериги. |
| Продукти | |
| В този процес се произвежда само АТФ. | ATP, O2 и NADPH се произвеждат в този процес. |
| Вода | |
| Водата не се разделя по време на този процес. | Водата се разделя или фотолизира. |
| Генериране на кислород | |
| Кислород не се генерира по време на циклично фотофосфорилиране | Молекулярният кислород се генерира при нециклично фотофосфорилиране. |
| Първи донор на електрони | |
| Първият донор на електрони е PS I. | Водата е първият донор на електрони. |
| Първи акцептор на електрони | |
| Крайният акцептор на електрони е PS I. | Крайният акцептор на електрони е NADP+ |
| Организми | |
| Циклично фотофосфорилиране се проявява от определени бактерии. | Нецикличното фотофосфорилиране е често срещано при зелени растения, водорасли и цианобактерии. |
Обобщение – Циклично срещу нециклично фотофосфорилиране
ATP се произвежда от светлинната енергия, абсорбирана по време на фотосинтезата. Този процес е известен като фотофосфорилиране. Фотофосфорилирането може да се случи по два пътя, известни като циклично и нециклично фотофосфорилиране. По време на циклично фотофосфорилиране високоенергийните електрони преминават през акцептори на електрони в циклични движения и освобождават енергия за производството на АТФ. По време на нециклично фотофосфорилиране електроните с висока енергия протичат през акцептори на електрони в Z-образни нециклични движения. Освободените електрони не се връщат в същите фотосистеми при нециклично фотофосфорилиране. И в двата процеса обаче АТФ се произвежда по един и същи начин, като се използва потенциалната енергия, освободена от веригата за транспортиране на електрони. Нецикличното фотофосфорилиране произвежда ATP, O2 и NADPH, докато цикличното фотофосфорилиране произвежда само ATP. И двете фотосистеми участват в нециклично фотофосфорилиране, докато само една фотосистема (PS I) участва в циклично фотофосфорилиране. Това е разликата между цикличното и нецикличното фотофосфорилиране.
