Galvenā atšķirība - cikliskā un necikliskā fotofosforilēšana
Fotofosforilēšana jeb fotosintētiskā fosforilēšana ir process, kurā ATP veidojas no gaismas atkarīgo fotosintēzes reakciju laikā. Fosfātu grupa tiek pievienota ADP, lai veidotu ATP, izmantojot protonu dzinējspēku, kas rodas fotosintēzes cikliskās un necikliskās elektronu transportēšanas ķēdēs. Enerģiju piegādā saules gaisma, lai uzsāktu procesus, un ATP sintēze notiek ATPāzes kompleksos, kas atrodas hloroplastu tilakoīdu membrānās. ATP sintēze anoksigēnās fotosintēzes cikliskās elektronu plūsmas laikā ir pazīstama kā cikliskā fotofosforilēšana. ATP veidošanos skābekļa fotosintēzes necikliskās elektronu plūsmas laikā sauc par neciklisku fotofosforilāciju. Šī ir galvenā atšķirība starp ciklisko un neciklisko fotofosforilēšanu.
Kas ir cikliskā fotofosforilācija?
Cikliskā fosforilācija ir process, kas no ADP ražo ATP fotosintēzes gaismas atkarīgās cikliskās elektronu transportēšanas ķēdes laikā. Fotosistēma I ir iesaistīta šajā procesā. Kad PS I hlorofili absorbē gaismas enerģiju, no P700 reakcijas centra izdalās augstas enerģijas elektroni. Šos elektronus pieņem primārais elektronu akceptors un pēc tam pārvietojas pa vairākiem elektronu akceptoriem, piemēram, ferredoksīnu (Fd), plastohinonu (PQ), citohroma kompleksu un plastocianīnu (PC). Visbeidzot, šie elektroni pēc cikliskas kustības atgriežas pie P700. Kad elektroni pārvietojas lejup pa elektronu nesējiem, tie atbrīvo potenciālo enerģiju. Šo enerģiju izmanto, lai ar ATP sintāzes enzīmu ražotu ATP no ADP. Tāpēc šis process ir pazīstams kā cikliskā fotofosforilēšana.
PS II nav iesaistīts cikliskā fotofosforilācijā. Tādējādi ūdens šajā procesā nav iesaistīts; kā rezultātā cikliskā fotofosforilēšana nerada molekulāro skābekli kā blakusproduktu. Tā kā elektroni atgriežas PS I, cikliskās fotofosforilēšanas laikā netiek radīta reducējošā jauda (nav NADPH).
Attēls 01: cikliskā fotofosforilācija
Kas ir necikliskā fotofosforilācija?
Necikliskā fotofosforilēšana ir ATP sintēzes process, izmantojot gaismas enerģiju necikliskās elektronu transportēšanas fotosintēzes ķēdē. Šajā procesā ir iesaistītas divu veidu fotosistēmas, ko sauc par PS I un PS II. Neciklisko fotofosforilāciju ierosina PS II. Tas absorbē gaismas enerģiju un atbrīvo augstas enerģijas elektronus. Ūdens molekulas sadalās netālu no PS II, absorbētās enerģijas dēļ atbrīvojot protonus (H+ jonus) un molekulāro skābekli. Augstas enerģijas elektronus pieņem primārais elektronu akceptors un tie iziet cauri plastohinonam (PQ), citohroma kompleksam un plastocianīnam (PC). Tad šos elektronus uzņem PS I. PS I pieņemtie elektroni atkal tiek izvadīti caur elektronu akceptoriem un sasniedz NADP+ Šie elektroni apvienojas ar H+un NADP+, lai izveidotu NADPH un pārtrauktu elektronu transportēšanas ķēdi. Elektronu transportēšanas ķēdes laikā atbrīvotā enerģija tiek izmantota ATP ražošanai no ADP. Tā kā elektroni netiek atgriezti PS II, šo procesu sauc par neciklisku fotofosforilāciju.
Salīdzinot ar ciklisko fotofosforilāciju, necikliskā fotofosforilēšana ir izplatīta un plaši novērota visos zaļajos augos, aļģēs un zilaļģēs. Tas ir vīrusu process dzīviem organismiem, jo tas ir vienīgais process, kas atbrīvo vidē molekulāro skābekli.
Attēls 02: Necikliska fotofosforilēšana
Kāda ir atšķirība starp ciklisko un neciklisko fotofosforilēšanu?
Cikliskā pret neciklisko fotofosforilāciju |
|
| Cikliskā fotofosforilēšana attiecas uz procesu, kas rada ATP cikliskās elektronu transportēšanas ķēdes laikā no gaismas atkarīgās fotosintēzes. | Necikliskā fotofosforilēšana attiecas uz procesu, kas rada ATP no necikliskas elektronu transportēšanas ķēdes gaismas fotosintēzes reakcijās. |
| Photosystem | |
| Tikai viena fotosistēma (PS I) ir iesaistīta cikliskā fotofosforilācijā. | Photosystem I un II ir iesaistītas necikliskā fotofosforilācijā. |
| Elektronu transporta ķēdes raksturs | |
| Elektroni pārvietojas cikliskā elektronu transportēšanas ķēdē un atgriežas PS I | Elektroni ceļo necikliskās ķēdēs. |
| Produkti | |
| Šajā procesā tiek ražots tikai ATP. | ATP, O2 un NADPH. |
| Ūdens | |
| Šī procesa laikā ūdens netiek sadalīts. | Ūdens sadalās vai fotolīze. |
| Skābekļa paaudze | |
| Skābeklis nerodas cikliskās fotofosforilēšanas laikā | Molekulārais skābeklis rodas necikliskā fotofosforilācijā. |
| Pirmais elektronu donors | |
| Pirmais elektronu donors ir PS I. | Ūdens ir pirmais elektronu donors. |
| Pirmais elektronu akceptors | |
| Pēdējais elektronu akceptors ir PS I. | Pēdējais elektronu akceptors ir NADP+ |
| Organismi | |
| Ciklisko fotofosforilāciju parāda noteiktas baktērijas. | Necikliskā fotofosforilācija ir izplatīta zaļajos augos, aļģēs un zilaļģēs. |
Kopsavilkums - cikliskā un necikliskā fotofosforilēšana
ATP ražo fotosintēzes laikā absorbētā gaismas enerģija. Šis process ir pazīstams kā fotofosforilēšana. Fotofosforilēšana var notikt, izmantojot divus ceļus, kas pazīstami kā cikliskā un necikliskā fotofosforilēšana. Cikliskās fotofosforilēšanas laikā augstas enerģijas elektroni pārvietojas caur elektronu akceptoriem cikliskās kustībās un atbrīvo enerģiju, lai iegūtu ATP. Necikliskās fotofosforilēšanas laikā augstas enerģijas elektroni plūst caur elektronu akceptoriem Z formas necikliskās kustībās. Necikliskā fotofosforilācijā atbrīvotie elektroni neatgriežas tajās pašās fotosistēmās. Tomēr abos procesos ATP tiek ražots tādā pašā veidā, izmantojot potenciālo enerģiju, ko atbrīvo elektronu transportēšanas ķēde. Necikliskā fotofosforilēšana rada ATP, O2 un NADPH, savukārt cikliskā fotofosforilēšana rada tikai ATP. Abas fotosistēmas ir iesaistītas necikliskā fotofosforilācijā, savukārt tikai viena fotosistēma (PS I) ir iesaistīta cikliskā fotofosforilācijā. Šī ir atšķirība starp ciklisko un neciklisko fotofosforilāciju.
