Βασική διαφορά – Κυκλική έναντι μη κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης
Φωτοφωσφορυλίωση ή φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση είναι μια διαδικασία κατά την οποία το ATP παράγεται κατά τη διάρκεια των εξαρτώμενων από το φως αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης. Μια φωσφορική ομάδα προστίθεται στο ADP για να σχηματίσει ATP, χρησιμοποιώντας την κινητήρια δύναμη του πρωτονίου που παράγεται κατά τη διάρκεια της κυκλικής και μη κυκλικής αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων της φωτοσύνθεσης. Η ενέργεια παρέχεται από το ηλιακό φως για την έναρξη των διεργασιών και η σύνθεση ATP λαμβάνει χώρα σε σύμπλοκα ATPase που βρίσκονται στις θυλακοειδή μεμβράνες των χλωροπλαστών. Η σύνθεση ATP κατά τη διάρκεια της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων της ανοξυγονικής φωτοσύνθεσης είναι γνωστή ως κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. Η παραγωγή ATP κατά τη διάρκεια της μη κυκλικής ροής ηλεκτρονίων της οξυγονικής φωτοσύνθεσης είναι γνωστή ως μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ κυκλικής και μη κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης.
Τι είναι η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση;
Η κυκλική φωσφορυλίωση είναι μια διαδικασία που παράγει ATP από ADP κατά τη διάρκεια της εξαρτώμενης από το φως κυκλικής αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων της φωτοσύνθεσης. Το Photosystem I εμπλέκεται σε αυτή τη διαδικασία. Όταν οι χλωροφύλλες του PS I απορροφούν φωτεινή ενέργεια, απελευθερώνονται ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας από το κέντρο αντίδρασης P700. Αυτά τα ηλεκτρόνια γίνονται αποδεκτά από έναν πρωτεύοντα δέκτη ηλεκτρονίων και στη συνέχεια ταξιδεύουν μέσω αρκετών δεκτών ηλεκτρονίων όπως η φερρεδοξίνη (Fd), η πλαστοκινόνη (PQ), το σύμπλεγμα κυτοχρώματος και η πλαστοκυανίνη (PC). Τέλος, αυτά τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στο P700 αφού περάσουν από μια κυκλική κίνηση. Όταν τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν προς τα κάτω μέσω ηλεκτρονιοφορέων, απελευθερώνουν δυναμική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή ATP από ADP από το ένζυμο συνθάσης ATP. Ως εκ τούτου, αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως κυκλική φωτοφωσφορυλίωση.
Το PS II δεν εμπλέκεται στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. Ως εκ τούτου, το νερό δεν εμπλέκεται σε αυτή τη διαδικασία. Ως αποτέλεσμα, η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση δεν παράγει μοριακό οξυγόνο ως υποπροϊόν. Εφόσον τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στο PS I, δεν παράγεται αναγωγική ισχύς (χωρίς NADPH) κατά τη διάρκεια της κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης.
Εικόνα 01: Κυκλική φωτοφωσφορυλίωση
Τι είναι η μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση;
Μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση είναι η διαδικασία σύνθεσης ATP με χρήση φωτεινής ενέργειας από μη κυκλική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων φωτοσύνθεσης. Δύο τύποι φωτοσυστημάτων εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία που ονομάζονται PS I και PS II. Η μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση ξεκινά με το PS II. Απορροφά την φωτεινή ενέργεια και απελευθερώνει ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Τα μόρια του νερού διασπώνται κοντά στο PS II απελευθερώνοντας πρωτόνια (ιόντα Η+) και μοριακό οξυγόνο λόγω της απορροφούμενης ενέργειας. Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας γίνονται αποδεκτά από έναν πρωτεύοντα δέκτη ηλεκτρονίων και περνούν από την πλαστοκινόνη (PQ), το σύμπλεγμα κυτοχρώματος και την πλαστοκυανίνη (PC). Στη συνέχεια αυτά τα ηλεκτρόνια προσλαμβάνονται από το PS I. Τα αποδεκτά ηλεκτρόνια από το PS I περνούν ξανά μέσω δεκτών ηλεκτρονίων και φτάνουν στο NADP+ Αυτά τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται με το H+και NADP+ για να σχηματίσουν NADPH και να τερματίσουν την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Κατά τη διάρκεια της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για την παραγωγή ATP από το ADP. Εφόσον τα ηλεκτρόνια δεν επιστρέφουν στο PS II, αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση.
Σε σύγκριση με την κυκλική φωτοφωσφορυλίωση, η μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση είναι κοινή και παρατηρείται ευρέως σε όλα τα πράσινα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια. Είναι μια ιογενής διαδικασία για τους ζωντανούς οργανισμούς, καθώς αυτή είναι η μόνη διαδικασία που απελευθερώνει μοριακό οξυγόνο στο περιβάλλον.
Εικόνα 02: Μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ κυκλικής και μη κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης;
Κυκλική vs Μη κυκλική Φωτοφωσφορυλίωση |
|
| Η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση αναφέρεται στη διαδικασία που παράγει ATP κατά τη διάρκεια της κυκλικής αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων της φωτοσύνθεσης που εξαρτάται από το φως. | Μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση αναφέρεται στη διαδικασία που παράγει ATP από μη κυκλική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων σε αντιδράσεις φωτός της φωτοσύνθεσης. |
| Φωτοσύστημα | |
| Μόνο ένα φωτοσύστημα (PS I) εμπλέκεται στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. | Το Φωτοσύστημα Ι και ΙΙ εμπλέκονται στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. |
| Φύση της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων | |
| Τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε μια κυκλική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και επιστρέφουν στο PS I | Τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε μη κυκλικές αλυσίδες. |
| Προϊόντα | |
| Μόνο ATP παράγεται σε αυτήν τη διαδικασία. | ATP, O2 και NADPH. |
| Νερό | |
| Το νερό δεν χωρίζεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. | Το νερό διασπάται ή φωτολύεται. |
| Γενιά Οξυγόνου | |
| Το οξυγόνο δεν παράγεται κατά την κυκλική φωτοφωσφορυλίωση | Το μοριακό οξυγόνο παράγεται σε μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. |
| Πρώτος δότης ηλεκτρονίων | |
| Ο πρώτος δότης ηλεκτρονίων είναι το PS I. | Το νερό είναι ο πρώτος δότης ηλεκτρονίων. |
| Πρώτος αποδέκτης ηλεκτρονίων | |
| Ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων είναι το PS I. | Ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων είναι NADP+ |
| Οργανισμοί | |
| Η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση εμφανίζεται από ορισμένα βακτήρια. | Η μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση είναι κοινή στα πράσινα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια. |
Σύνοψη – Κυκλική έναντι μη κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης
Το
ATP παράγεται από την ενέργεια φωτός που απορροφάται κατά τη φωτοσύνθεση. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως φωτοφωσφορυλίωση. Η φωτοφωσφορυλίωση μπορεί να συμβεί μέσω δύο οδών γνωστών ως κυκλική και μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. Κατά τη διάρκεια της κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης, τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας ταξιδεύουν μέσω δεκτών ηλεκτρονίων σε κυκλικές κινήσεις και απελευθερώνουν ενέργεια για να παράγουν ATP. Κατά τη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση, ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας ρέουν μέσω δεκτών ηλεκτρονίων σε μη κυκλικές κινήσεις σχήματος Ζ. Τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια δεν επιστρέφουν στα ίδια φωτοσυστήματα σε μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. Ωστόσο, και στις δύο διαδικασίες, το ATP παράγεται με τον ίδιο τρόπο χρησιμοποιώντας τη δυναμική ενέργεια που απελευθερώνεται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση παράγει ATP, O2 και NADPH ενώ η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση παράγει μόνο ATP. Και τα δύο φωτοσυστήματα εμπλέκονται στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση ενώ μόνο ένα φωτοσύστημα (PS I) εμπλέκεται στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ κυκλικής και μη κυκλικής φωτοφωσφορυλίωσης.
