Ключова разлика – окислително фосфорилиране срещу фотофосфорилиране
Аденозин трифосфатът (АТФ) е важен фактор за оцеляването и функционирането на живите организми. ATP е известен като универсалната енергийна валута на живота. Производството на АТФ в живата система се извършва по много начини. Окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането са два основни механизма, които произвеждат по-голямата част от клетъчния АТФ в една жива система. Окислителното фосфорилиране използва молекулярен кислород по време на синтеза на АТФ и се извършва близо до мембраните на митохондриите, докато фотофосфорилирането използва слънчевата светлина като източник на енергия за производството на АТФ и се извършва в тилакоидната мембрана на хлоропласта. Ключовата разлика между окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането е, че производството на АТФ се задвижва от трансфер на електрони към кислород при окислително фосфорилиране, докато слънчевата светлина задвижва производството на АТФ при фотофосфорилиране.
Какво е окислително фосфорилиране?
Окислителното фосфорилиране е метаболитният път, който произвежда АТФ с помощта на ензими в присъствието на кислород. Това е последният етап от клетъчното дишане на аеробните организми. Има два основни процеса на окислително фосфорилиране; електронтранспортна верига и хемиосмоза. Във веригата за пренос на електрони той улеснява редокс реакциите, които включват много редокс междинни продукти, за да задвижат движението на електрони от донори на електрони към акцептори на електрони. Енергията, получена от тези редокс реакции, се използва за производството на АТФ при хемиосмоза. В контекста на еукариотите окислителното фосфорилиране се извършва в различни протеинови комплекси във вътрешната мембрана на митохондриите. В контекста на прокариотите тези ензими присъстват в междумембранното пространство на клетката.
Протеините, които участват в окислителното фосфорилиране, са свързани един с друг. При еукариотите пет основни протеинови комплекса се използват по време на електрон-транспортната верига. Краен акцептор на електрони при окислителното фосфорилиране е кислородът. Той приема електрон и се редуцира, за да образува вода. Следователно трябва да присъства кислород, за да се произведе АТФ чрез окислително фосфорилиране.
Фигура 01: Окислително фосфорилиране
Енергията, която се освобождава по време на потока от електрони през веригата, се използва при транспортирането на протони през вътрешната мембрана на митохондриите. Тази потенциална енергия се насочва към крайния протеинов комплекс, който е АТФ синтаза, за да произведе АТФ. Производството на АТФ се извършва в АТФ синтазния комплекс. Той катализира добавянето на фосфатна група към ADP и улеснява образуването на ATP. Производството на АТФ с помощта на енергията, освободена по време на преноса на електрони, е известно като хемиосмоза.
Какво е фотофосфорилиране?
В контекста на фотосинтезата процесът, който фосфорилира ADP до ATP, използвайки енергията на слънчевата светлина, се нарича фотофосфорилиране. В този процес слънчевата светлина активира различни молекули на хлорофила, за да създаде донор на електрони с висока енергия, който би бил приет от акцептор на електрони с ниска енергия. Следователно светлинната енергия включва създаването както на електронен донор с висока енергия, така и на електронен акцептор с ниска енергия. В резултат на създаден енергиен градиент, електроните ще се движат от донор към акцептор по цикличен и нецикличен начин. Движението на електроните се осъществява през електронната транспортна верига.
Фотофосфорилирането може да се категоризира в две групи; циклично фотофосфорилиране и нециклично фотофосфорилиране. Цикличното фотофосфорилиране се извършва в специално място на хлоропласта, известно като тилакоидна мембрана. Цикличното фотофосфорилиране не произвежда кислород и NADPH. Този цикличен път инициира потока от електрони към хлорофилен пигментен комплекс, известен като фотосистема I. От фотосистема I се усилва високоенергиен електрон. Поради нестабилността на електрона, той ще бъде приет от акцептор на електрони, който е на по-ниски енергийни нива. Веднъж инициирани, електроните ще се преместят от един електронен акцептор към следващия във веригата, докато изпомпват H+ йони през мембраната, което произвежда протонна движеща сила. Тази протонна движеща сила води до развитието на енергиен градиент, който се използва при производството на АТФ от АДФ с помощта на ензима АТФ синтаза по време на процеса.
Фигура 02: Фотофосфорилиране
При нецикличното фотофосфорилиране, то включва два хлорофилни пигментни комплекса (фотосистема I и фотосистема II). Това се случва в стромата. При този път на фотолиза на вода, молекулата се извършва във фотосистема II, която задържа два електрона, получени от реакцията на фотолиза във фотосистемата първоначално. Светлинната енергия включва възбуждането на електрон от фотосистема II, който претърпява верижна реакция и накрая се прехвърля към основна молекула, присъстваща във фотосистема II. Електронът ще се движи от един акцептор на електрони към следващия в градиент на енергия, който накрая ще бъде приет от молекула кислород. Тук по този път се произвеждат както кислород, така и NADPH.
Какви са приликите между окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането?
- И двата процеса са важни за трансфера на енергия в живата система.
- И двете участват в използването на редокс междинни продукти.
- И в двата процеса производството на протонна движеща сила води до прехвърляне на H+ йони през мембраната.
- Енергийният градиент, създаден от двата процеса, се използва за производството на ATP от ADP.
- И двата процеса използват ензима ATP синтаза за производството на ATP.
Каква е разликата между окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането?
Окислително фосфорилиране срещу фотофосфорилиране |
|
| Окислителното фосфорилиране е процесът, който произвежда АТФ с помощта на ензими и кислород. Това е последният етап от аеробното дишане. | Фотофосфорилирането е процес на производство на АТФ с помощта на слънчева светлина по време на фотосинтезата. |
| Източник на енергия | |
| Молекулярният кислород и глюкозата са енергийните източници на окислителното фосфорилиране. | Слънчевата светлина е енергийният източник на фотофосфорилирането. |
| Местоположение | |
| Окислителното фосфорилиране възниква в митохондриите | Фотофосфорилирането възниква в хлоропласта |
| Случване | |
| Окислителното фосфорилиране възниква по време на клетъчното дишане. | Фотофосфорилирането възниква по време на фотосинтезата. |
| Краен акцептор на електрони | |
| Кислородът е крайният акцептор на електрони при окислителното фосфорилиране. | NADP+ е крайният акцептор на електрони при фотофосфорилирането. |
Обобщение – Окислително фосфорилиране срещу фотофосфорилиране
Производството на АТФ в живата система става по много начини. Окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането са два основни механизма, които произвеждат по-голямата част от клетъчния АТФ. При еукариотите окислителното фосфорилиране се извършва в различни протеинови комплекси във вътрешната мембрана на митохондриите. Той включва много редокс междинни продукти, за да управлява движението на електрони от донори на електрони към акцептори на електрони. Най-накрая, използването на енергията, освободена по време на преноса на електрони, се използва за производство на АТФ от АТФ синтаза. Процесът, който фосфорилира ADP до ATP, използвайки енергията на слънчевата светлина, се нарича фотофосфорилиране. Това се случва по време на фотосинтезата. Фотофосфорилирането се осъществява по два основни начина; циклично фотофосфорилиране и нециклично фотофосфорилиране. Окислителното фосфорилиране се извършва в митохондриите, а фотофосфорилирането - в хлоропластите. Това е разликата между окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането.
Изтеглете PDF Оксидативно фосфорилиране срещу фотофосфорилиране
Можете да изтеглите PDF версия на тази статия и да я използвате за офлайн цели според бележката за цитиране. Моля, изтеглете PDF версия тук Разлика между окислително фотофосфорилиране и фотофосфорилиране
