Klíčový rozdíl – cyklická a necyklická fotofosforylace
Fotofosforylace neboli fotosyntetická fosforylace je proces, při kterém vzniká ATP během fotosyntézy, která je závislá na světle. Fosfátová skupina je přidána k ADP za vzniku ATP, využívající protonovou hybnou sílu generovanou během cyklických a necyklických elektronových transportních řetězců fotosyntézy. Energii dodává sluneční světlo k zahájení procesů a syntéza ATP probíhá na komplexech ATPázy umístěných v tylakoidních membránách chloroplastů. Syntéza ATP během cyklického toku elektronů anoxygenní fotosyntézy je známá jako cyklická fotofosforylace. Produkce ATP během necyklického toku elektronů kyslíkové fotosyntézy je známá jako necyklická fotofosforylace. Toto je klíčový rozdíl mezi cyklickou a necyklickou fotofosforylací.
Co je cyklická fotofosforylace?
Cyklická fosforylace je proces, který produkuje ATP z ADP během na světle závislého cyklického elektronového transportního řetězce fotosyntézy. Fotosystém I je zapojen do tohoto procesu. Když chlorofyly PS I absorbují světelnou energii, uvolňují se vysokoenergetické elektrony z reakčního centra P700. Tyto elektrony jsou přijímány primárním akceptorem elektronů a poté putují přes několik akceptorů elektronů, jako je ferredoxin (Fd), plastochinon (PQ), cytochromový komplex a plastocyanin (PC). Nakonec se tyto elektrony vrátí do P700 poté, co projdou cyklickým pohybem. Když elektrony putují z kopce přes elektronové nosiče, uvolňují potenciální energii. Tato energie se využívá k produkci ATP z ADP enzymem ATP syntáza. Proto je tento proces známý jako cyklická fotofosforylace.
PS II se nepodílí na cyklické fotofosforylaci. Voda se tedy v tomto procesu neúčastní; v důsledku toho cyklická fotofosforylace nevytváří molekulární kyslík jako vedlejší produkt. Protože se elektrony vracejí do PS I, během cyklické fotofosforylace nevzniká žádná redukční energie (žádný NADPH).
Obrázek 01: Cyklická fotofosforylace
Co je to necyklická fotofosforylace?
Necyklická fotofosforylace je proces syntézy ATP využívající světelnou energii necyklickým elektronovým transportním řetězcem fotosyntézy. Do tohoto procesu jsou zapojeny dva typy fotosystémů s názvem PS I a PS II. Necyklická fotofosforylace je iniciována PS II. Pohlcuje světelnou energii a uvolňuje elektrony s vysokou energií. Molekuly vody se v blízkosti PS II štěpí uvolněním protonů (H+ iontů) a molekulárního kyslíku v důsledku absorbované energie. Elektrony s vysokou energií jsou přijímány primárním akceptorem elektronů a procházejí plastochinonem (PQ), cytochromovým komplexem a plastocyaninem (PC). Poté jsou tyto elektrony pohlceny PS I. Elektrony akceptované PS I procházejí opět přes akceptory elektronů a dosahují NADP+ Tyto elektrony se spojují s H+a NADP+ k vytvoření NADPH a ukončení elektronového transportního řetězce. Během elektronového transportního řetězce se uvolněná energie využívá k výrobě ATP z ADP. Protože elektrony nejsou vráceny do PS II, tento proces je známý jako necyklická fotofosforylace.
Ve srovnání s cyklickou fotofosforylací je necyklická fotofosforylace běžná a je široce pozorována u všech zelených rostlin, řas a sinic. Je to virový proces pro živé organismy, protože je to jediný proces, který uvolňuje molekulární kyslík do prostředí.
Obrázek 02: Necyklická fotofosforylace
Jaký je rozdíl mezi cyklickou a necyklickou fotofosforylací?
Cyklická vs necyklická fotofosforylace |
|
| Cyklická fotofosforylace označuje proces, který produkuje ATP během cyklického elektronového transportního řetězce fotosyntézy závislé na světle. | Necyklická fotofosforylace označuje proces, který produkuje ATP z necyklického elektronového transportního řetězce ve světelných reakcích fotosyntézy. |
| Fotosystém | |
| Na cyklické fotofosforylaci se podílí pouze jeden fotosystém (PS I). | Fotosystém I a II se účastní necyklické fotofosforylace. |
| Povaha elektronového transportního řetězce | |
| Elektrony cestují v cyklickém elektronovém transportním řetězci a vracejí se do PS I | Elektrony cestují v necyklických řetězcích. |
| Produkty | |
| V tomto procesu se vyrábí pouze ATP. | ATP, O2 a NADPH. |
| Voda | |
| Voda se během tohoto procesu nerozdělí. | Voda se štěpí nebo fotolýza. |
| generace kyslíku | |
| Při cyklické fotofosforylaci nevzniká kyslík | Molekulární kyslík vzniká necyklickou fotofosforylací. |
| První dárce elektronu | |
| Prvním dárcem elektronů je PS I. | Voda je prvním dárcem elektronů. |
| První elektronový akceptor | |
| Konečný akceptor elektronů je PS I. | Konečný akceptor elektronů je NADP+ |
| Organismy | |
| Cyklickou fotofosforylaci vykazují určité bakterie. | Necyklická fotofosforylace je běžná u zelených rostlin, řas a sinic. |
Shrnutí – Cyklická vs necyklická fotofosforylace
ATP je produkován světelnou energií absorbovanou během fotosyntézy. Tento proces je známý jako fotofosforylace. Fotofosforylace může probíhat dvěma cestami známými jako cyklická a necyklická fotofosforylace. Během cyklické fotofosforylace se vysokoenergetické elektrony pohybují přes akceptory elektronů v cyklických pohybech a uvolňují energii k produkci ATP. Během necyklické fotofosforylace proudí elektrony s vysokou energií přes akceptory elektronů v necyklických pohybech ve tvaru Z. Uvolněné elektrony se při necyklické fotofosforylaci nevracejí do stejných fotosystémů. V obou procesech se však ATP vyrábí stejným způsobem pomocí potenciální energie uvolněné elektronovým transportním řetězcem. Necyklická fotofosforylace produkuje ATP, O2 a NADPH, zatímco cyklická fotofosforylace produkuje pouze ATP. Oba fotosystémy se účastní necyklické fotofosforylace, zatímco pouze jeden fotosystém (PS I) se účastní cyklické fotofosforylace. To je rozdíl mezi cyklickou a necyklickou fotofosforylací.
