Pagrindinis skirtumas – ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas
Fotofosforilinimas arba fotosintetinis fosforilinimas yra procesas, kurio metu ATP susidaro vykstant nuo šviesos priklausančioms fotosintezės reakcijoms. Fosfatų grupė pridedama prie ADP, kad susidarytų ATP, naudojant protonų varomąją jėgą, susidariusią fotosintezės ciklinių ir neciklinių elektronų transportavimo grandinių metu. Energiją tiekia saulės šviesa, kad būtų pradėti procesai, o ATP sintezė vyksta ATPazės kompleksuose, esančiuose chloroplastų tilakoidinėse membranose. ATP sintezė ciklinio elektronų srauto anoksigeninės fotosintezės metu yra žinoma kaip ciklinis fotofosforilinimas. ATP gamyba neciklinio elektronų srauto deguonies fotosintezės metu yra žinoma kaip neciklinis fotofosforilinimas. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp ciklinio ir neciklinio fotofosforilinimo.
Kas yra ciklinis fotofosforilinimas?
Ciklinis fosforilinimas yra procesas, kurio metu iš ADP susidaro ATP fotosintezės ciklinės elektronų transportavimo grandinės metu. Šiame procese dalyvauja „Photosystem I“. Kai PS I chlorofilai sugeria šviesos energiją, iš P700 reakcijos centro išsiskiria didelės energijos elektronai. Šiuos elektronus priima pirminis elektronų akceptorius, o po to jie keliauja per kelis elektronų akceptorius, tokius kaip ferredoksinas (Fd), plastochinonas (PQ), citochromo kompleksas ir plastocianinas (PC). Galiausiai šie elektronai grįžta į P700 po ciklinio judėjimo. Kai elektronai keliauja žemyn per elektronų nešiklius, jie išskiria potencialią energiją. Ši energija naudojama ATP gaminti iš ADP, naudojant ATP sintazės fermentą. Todėl šis procesas žinomas kaip ciklinis fotofosforilinimas.
PS II nedalyvauja cikliniame fotofosforilinime. Vadinasi, vanduo šiame procese nedalyvauja; dėl to ciklinis fotofosforilinimas nesukuria molekulinio deguonies kaip šalutinio produkto. Kadangi elektronai grįžta į PS I, ciklinio fotofosforilinimo metu nesukuriama redukcijos galia (nėra NADPH).
01 pav.: Ciklinis fotofosforilinimas
Kas yra neciklinis fotofosforilinimas?
Neciklinis fotofosforilinimas yra ATP sintezės procesas, naudojant šviesos energiją neciklinės elektronų pernešimo fotosintezės grandinėje. Šiame procese dalyvauja dviejų tipų fotosistemos, pavadintos PS I ir PS II. Neciklinį fotofosforilinimą inicijuoja PS II. Jis sugeria šviesos energiją ir išskiria didelės energijos elektronus. Vandens molekulės skyla šalia PS II, išskirdamos protonus (H+ jonus) ir molekulinį deguonį dėl sugertos energijos. Didelės energijos elektronus priima pirminis elektronų akceptorius ir praeina per plastochinoną (PQ), citochromo kompleksą ir plastocianiną (PC). Tada tuos elektronus pasiima PS I. PS I priimti elektronai vėl perduodami per elektronų akceptorius ir pasiekia NADP+ Šie elektronai susijungia su H+ir NADP+ suformuoti NADPH ir nutraukti elektronų transportavimo grandinę. Elektronų transportavimo grandinės metu išsiskirianti energija naudojama ATP gamybai iš ADP. Kadangi elektronai negrąžinami į PS II, šis procesas žinomas kaip neciklinis fotofosforilinimas.
Palyginti su cikliniu fotofosforilinimu, neciklinis fotofosforilinimas yra įprastas ir plačiai stebimas visuose žaliuosiuose augaluose, dumbliuose ir melsvadumbliuose. Tai yra virusinis gyvų organizmų procesas, nes tai yra vienintelis procesas, kuris į aplinką išskiria molekulinį deguonį.
02 pav.: Neciklinis fotofosforilinimas
Kuo skiriasi ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas?
Ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas |
|
| Ciklinis fotofosforilinimas reiškia procesą, kuris gamina ATP per ciklinę elektronų pernešimo grandinę nuo šviesos priklausomoje fotosintezėje. | Neciklinis fotofosforilinimas reiškia procesą, kurio metu šviesos fotosintezės reakcijose iš neciklinės elektronų transportavimo grandinės susidaro ATP. |
| Photosystem | |
| Tik viena fotosistema (PS I) dalyvauja cikliniame fotofosforilinime. | I ir II fotosistemos dalyvauja necikliniame fotofosforilinime. |
| Elektronų transportavimo grandinės pobūdis | |
| Elektronai keliauja cikline elektronų transportavimo grandine ir grįžta į PS I | Elektronai keliauja neciklinėmis grandinėmis. |
| Produktai | |
| Šiame procese gaminamas tik ATP. | ATP, O2 ir NADPH. |
| Vanduo | |
| Šio proceso metu vanduo neskaidomas. | Vanduo skyla arba fotolizė. |
| Deguonies karta | |
| Ciklinio fotofosforilinimo metu deguonis nesusidaro | Molekulinis deguonis susidaro neciklinio fotofosforilinimo metu. |
| Pirmasis elektronų donoras | |
| Pirmasis elektronų donoras yra PS I. | Vanduo yra pirmasis elektronų donoras. |
| Pirmasis elektronų priėmėjas | |
| Galutinis elektronų akceptorius yra PS I. | Galutinis elektronų akceptorius yra NADP+ |
| Organizmai | |
| Ciklinį fotofosforilinimą rodo tam tikros bakterijos. | Neciklinis fotofosforilinimas būdingas žaliesiems augalams, dumbliams ir melsvadumbliams. |
Santrauka – ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas
ATP susidaro dėl fotosintezės metu sugertos šviesos energijos. Šis procesas žinomas kaip fotofosforilinimas. Fotofosforilinimas gali vykti dviem būdais, žinomais kaip ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas. Ciklinio fotofosforilinimo metu didelės energijos elektronai keliauja per elektronų akceptorius cikliškais judesiais ir išskiria energiją gamindami ATP. Neciklinio fotofosforilinimo metu didelės energijos elektronai teka per elektronų akceptorius Z formos necikliniais judesiais. Neciklinio fotofosforilinimo metu išlaisvinti elektronai negrįžta į tas pačias fotosistemas. Tačiau abiejuose procesuose ATP gaminamas tokiu pačiu būdu, naudojant potencialią energiją, kurią išskiria elektronų transportavimo grandinė. Neciklinis fotofosforilinimas gamina ATP, O2 ir NADPH, o ciklinis fotofosforilinimas gamina tik ATP. Abi fotosistemos dalyvauja necikliniame fotofosforilinime, o tik viena fotosistema (PS I) dalyvauja cikliniame fotofosforilinime. Tai yra skirtumas tarp ciklinio ir neciklinio fotofosforilinimo.
