Klíčový rozdíl – oxidativní fosforylace vs. fotofosforylace
Adenosintrifosfát (ATP) je důležitým faktorem pro přežití a funkci živých organismů. ATP je známá jako univerzální energetická měna života. K produkci ATP v živém systému dochází mnoha způsoby. Oxidativní fosforylace a fotofosforylace jsou dva hlavní mechanismy, které produkují většinu buněčného ATP v živém systému. Oxidační fosforylace využívá molekulární kyslík během syntézy ATP a probíhá v blízkosti membrán mitochondrií, zatímco fotofosforylace využívá sluneční světlo jako zdroj energie pro produkci ATP a probíhá v thylakoidní membráně chloroplastu. Klíčový rozdíl mezi oxidativní fosforylací a fotofosforylací je v tom, že produkce ATP je řízena přenosem elektronů na kyslík při oxidativní fosforylaci, zatímco sluneční světlo pohání produkci ATP při fotofosforylaci.
Co je oxidativní fosforylace?
Oxidativní fosforylace je metabolická dráha, která produkuje ATP pomocí enzymů za přítomnosti kyslíku. Je to konečná fáze buněčného dýchání aerobních organismů. Existují dva hlavní procesy oxidační fosforylace; elektronový transportní řetězec a chemiosmóza. V řetězci přenosu elektronů usnadňuje redoxní reakce, které zahrnují mnoho redoxních meziproduktů k řízení pohybu elektronů od donorů elektronů k akceptorům elektronů. Energie získaná z těchto redoxních reakcí se používá k produkci ATP při chemiosmóze. V kontextu eukaryot se oxidativní fosforylace provádí v různých proteinových komplexech uvnitř vnitřní membrány mitochondrií. V kontextu prokaryot jsou tyto enzymy přítomny v mezimembránovém prostoru buňky.
Proteiny, které se účastní oxidativní fosforylace, jsou vzájemně propojeny. V eukaryotech se během transportního řetězce elektronů využívá pět hlavních proteinových komplexů. Konečným akceptorem elektronů oxidativní fosforylace je kyslík. Přijímá elektron a redukuje za vzniku vody. Kyslík by tedy měl být přítomen k výrobě ATP oxidativní fosforylací.
Obrázek 01: Oxidační fosforylace
Energie, která se uvolňuje během toku elektronů řetězcem, se využívá při transportu protonů přes vnitřní membránu mitochondrií. Tato potenciální energie je směrována do konečného proteinového komplexu, kterým je ATP syntáza, aby produkoval ATP. K produkci ATP dochází v komplexu ATP syntázy. Katalyzuje přidání fosfátové skupiny k ADP a usnadňuje tvorbu ATP. Produkce ATP pomocí energie uvolněné během přenosu elektronů je známá jako chemiosmóza.
Co je fotofosforylace?
V kontextu fotosyntézy se proces, který fosforyluje ADP na ATP pomocí energie slunečního světla, nazývá fotofosforylace. V tomto procesu sluneční světlo aktivuje různé molekuly chlorofylu, aby vytvořilo donor elektronů s vysokou energií, který by byl přijat nízkoenergetickým akceptorem elektronů. Světelná energie tedy zahrnuje vytvoření jak vysokoenergetického donoru elektronů, tak nízkoenergetického akceptoru elektronů. V důsledku vytvořeného energetického gradientu se elektrony budou pohybovat od donoru k akceptoru cyklickým a necyklickým způsobem. Pohyb elektronů probíhá přes elektronový transportní řetězec.
Fotofosforylaci lze rozdělit do dvou skupin; cyklická fotofosforylace a necyklická fotofosforylace. Cyklická fotofosforylace se vyskytuje na zvláštním místě chloroplastu známém jako thylakoidní membrána. Cyklická fotofosforylace neprodukuje kyslík a NADPH. Tato cyklická dráha iniciuje tok elektronů do komplexu chlorofylového pigmentu známého jako fotosystém I. Z fotosystému I je posílen vysokoenergetický elektron. Kvůli nestabilitě elektronu bude přijat akceptorem elektronů, který je na nižších energetických hladinách. Jakmile jsou elektrony iniciovány, budou se pohybovat od jednoho akceptoru elektronů k dalšímu v řetězci, zatímco pumpují H+ ionty přes membránu, která vytváří protonovou hnací sílu. Tato protonová hybná síla vede k rozvoji energetického gradientu, který se využívá při výrobě ATP z ADP pomocí enzymu ATP syntázy během procesu.
Obrázek 02: Fotofosforylace
Při necyklické fotofosforylaci se jedná o dva chlorofylové pigmentové komplexy (fotosystém I a fotosystém II). To se odehrává ve stromatu. V této dráze fotolýzy vody se molekula odehrává ve fotosystému II, který zpočátku zadržuje dva elektrony odvozené z reakce fotolýzy uvnitř fotosystému. Světelná energie zahrnuje excitaci elektronu z fotosystému II, který podstoupí řetězovou reakci a nakonec se přenese na molekulu jádra přítomnou ve fotosystému II. Elektron se bude pohybovat od jednoho akceptoru elektronů k dalšímu v gradientu energie, který bude nakonec přijat molekulou kyslíku. Zde touto cestou vzniká jak kyslík, tak NADPH.
Jaké jsou podobnosti mezi oxidativní fosforylací a fotofosforylací?
- Oba procesy jsou důležité při přenosu energie v rámci živého systému.
- Oba se podílejí na využití redoxních meziproduktů.
- V obou procesech vede produkce protonové hybné síly k přenosu iontů H+ přes membránu.
- Energetický gradient vytvořený oběma procesy se používá k výrobě ATP z ADP.
- Oba procesy využívají k výrobě ATP enzym ATP syntázu.
Jaký je rozdíl mezi oxidativní fosforylací a fotofosforylací?
Oxidativní fosforylace vs fotofosforylace |
|
| Oxidativní fosforylace je proces, který produkuje ATP pomocí enzymů a kyslíku. Je to poslední fáze aerobního dýchání. | Fotofosforylace je proces produkce ATP pomocí slunečního světla během fotosyntézy. |
| Zdroj energie | |
| Molekulární kyslík a glukóza jsou energetickými zdroji oxidativní fosforylace. | Sluneční světlo je zdrojem energie fotofosforylace. |
| Umístění | |
| Oxidativní fosforylace se vyskytuje v mitochondriích | V chloroplastech dochází k fotofosforylaci |
| Výskyt | |
| Oxidační fosforylace nastává během buněčného dýchání. | Fotofosforylace probíhá během fotosyntézy. |
| Konečný akceptor elektronů | |
| Kyslík je konečným akceptorem elektronů oxidativní fosforylace. | NADP+ je konečný akceptor elektronů fotofosforylace. |
Shrnutí – Oxidativní fosforylace vs fotofosforylace
Produkce ATP v živém systému probíhá mnoha způsoby. Oxidativní fosforylace a fotofosforylace jsou dva hlavní mechanismy, které produkují většinu buněčného ATP. U eukaryot se oxidativní fosforylace provádí v různých proteinových komplexech uvnitř vnitřní membrány mitochondrií. Zahrnuje mnoho redoxních meziproduktů, které řídí pohyb elektronů od donorů elektronů k akceptorům elektronů. Nakonec se energie uvolněná při přenosu elektronů využívá k produkci ATP syntázou ATP. Proces, který fosforyluje ADP na ATP pomocí energie slunečního světla, se nazývá fotofosforylace. Děje se tak během fotosyntézy. Fotofosforylace probíhá dvěma hlavními způsoby; cyklická fotofosforylace a necyklická fotofosforylace. Oxidativní fosforylace se vyskytuje v mitochondriích a fotofosforylace se vyskytuje v chloroplastech. Toto je rozdíl mezi oxidativní fosforylací a fotofosforylací.
Stáhnout PDF Oxidativní fosforylace vs fotofosforylace
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi oxidativní fotofosforylací a fotofosforylací
