Kľúčový rozdiel – cyklická a necyklická fotofosforylácia
Fotofosforylácia alebo fotosyntetická fosforylácia je proces, pri ktorom ATP vzniká počas reakcií fotosyntézy závislých od svetla. Fosfátová skupina sa pridáva k ADP za vzniku ATP, pričom sa využíva protónová hybná sila generovaná počas cyklických a necyklických elektrónových transportných reťazcov fotosyntézy. Energiu dodáva slnečné svetlo na spustenie procesov a syntéza ATP prebieha na komplexoch ATPázy umiestnených v tylakoidných membránach chloroplastov. Syntéza ATP počas cyklického toku elektrónov anoxygénnej fotosyntézy je známa ako cyklická fotofosforylácia. Produkcia ATP počas necyklického toku elektrónov kyslíkovou fotosyntézou je známa ako necyklická fotofosforylácia. Toto je kľúčový rozdiel medzi cyklickou a necyklickou fotofosforyláciou.
Čo je cyklická fotofosforylácia?
Cyklická fosforylácia je proces, ktorý produkuje ATP z ADP počas cyklického transportného reťazca elektrónov fotosyntézy závislého od svetla. Fotosystém I je zapojený do tohto procesu. Keď chlorofyly PS I absorbujú svetelnú energiu, z reakčného centra P700 sa uvoľnia elektróny s vysokou energiou. Tieto elektróny sú akceptované primárnym akceptorom elektrónov a potom putujú cez niekoľko akceptorov elektrónov, ako je ferredoxín (Fd), plastochinón (PQ), cytochrómový komplex a plastocyanín (PC). Nakoniec sa tieto elektróny vrátia do P700 po tom, čo prejdú cyklickým pohybom. Keď elektróny cestujú z kopca cez elektrónové nosiče, uvoľňujú potenciálnu energiu. Táto energia sa využíva na výrobu ATP z ADP enzýmom ATP syntáza. Preto je tento proces známy ako cyklická fotofosforylácia.
PS II sa nepodieľa na cyklickej fotofosforylácii. Voda sa teda v tomto procese nezúčastňuje; v dôsledku toho cyklická fotofosforylácia nevytvára molekulárny kyslík ako vedľajší produkt. Keďže sa elektróny vracajú do PS I, počas cyklickej fotofosforylácie nevzniká žiadna redukčná sila (žiadny NADPH).
Obrázok 01: Cyklická fotofosforylácia
Čo je necyklická fotofosforylácia?
Necyklická fotofosforylácia je proces syntézy ATP využívajúci svetelnú energiu necyklickým reťazcom transportu elektrónov fotosyntézy. Do tohto procesu sú zapojené dva typy fotosystémov s názvom PS I a PS II. Necyklická fotofosforylácia je iniciovaná PS II. Absorbuje svetelnú energiu a uvoľňuje vysokoenergetické elektróny. Molekuly vody sa štiepia v blízkosti PS II uvoľňovaním protónov (H+ iónov) a molekulárneho kyslíka v dôsledku absorbovanej energie. Elektróny s vysokou energiou sú akceptované primárnym akceptorom elektrónov a prechádzajú cez plastochinón (PQ), cytochrómový komplex a plastocyanín (PC). Potom sú tieto elektróny pohltené PS I. Akceptované elektróny PS I opäť prechádzajú cez akceptory elektrónov a dosahujú NADP+ Tieto elektróny sa spájajú s H+a NADP+ na vytvorenie NADPH a ukončenie elektrónového transportného reťazca. Počas elektrónového transportného reťazca sa uvoľnená energia využíva na výrobu ATP z ADP. Keďže elektróny sa nevracajú do PS II, tento proces je známy ako necyklická fotofosforylácia.
V porovnaní s cyklickou fotofosforyláciou je necyklická fotofosforylácia bežná a je široko pozorovaná u všetkých zelených rastlín, rias a siníc. Je to vírusový proces pre živé organizmy, pretože je to jediný proces, ktorý uvoľňuje molekulárny kyslík do prostredia.
Obrázok 02: Necyklická fotofosforylácia
Aký je rozdiel medzi cyklickou a necyklickou fotofosforyláciou?
Cyklická verzus necyklická fotofosforylácia |
|
| Cyklická fotofosforylácia označuje proces, ktorý produkuje ATP počas cyklického transportného reťazca elektrónov fotosyntézy závislej na svetle. | Necyklická fotofosforylácia označuje proces, ktorý produkuje ATP z necyklického elektrónového transportného reťazca pri svetelných reakciách fotosyntézy. |
| Fotosystém | |
| Iba jeden fotosystém (PS I) sa podieľa na cyklickej fotofosforylácii. | Fotosystém I a II sa podieľajú na necyklickej fotofosforylácii. |
| Povaha elektrónového transportného reťazca | |
| Elektróny putujú v cyklickom elektrónovom transportnom reťazci a vracajú sa do PS I | Elektróny sa pohybujú v necyklických reťazcoch. |
| Produkty | |
| V tomto procese sa vyrába iba ATP. | ATP, O2 a NADPH. |
| Voda | |
| Voda sa počas tohto procesu neštiepi. | Voda sa štiepi alebo fotolýza. |
| Generácia kyslíka | |
| Pri cyklickej fotofosforylácii nevzniká kyslík | Molekulový kyslík vzniká pri necyklickej fotofosforylácii. |
| Prvý darca elektrónov | |
| Prvým darcom elektrónov je PS I. | Voda je prvým darcom elektrónov. |
| Prvý akceptor elektrónov | |
| Konečný akceptor elektrónov je PS I. | Konečný akceptor elektrónov je NADP+ |
| Organizmy | |
| Cyklickú fotofosforyláciu vykazujú určité baktérie. | Necyklická fotofosforylácia je bežná u zelených rastlín, rias a siníc. |
Zhrnutie – Cyklická verzus necyklická fotofosforylácia
ATP je produkovaný svetelnou energiou absorbovanou počas fotosyntézy. Tento proces je známy ako fotofosforylácia. Fotofosforylácia sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi známymi ako cyklická a necyklická fotofosforylácia. Počas cyklickej fotofosforylácie elektróny s vysokou energiou cestujú cez akceptory elektrónov v cyklických pohyboch a uvoľňujú energiu na produkciu ATP. Počas necyklickej fotofosforylácie prúdia elektróny s vysokou energiou cez akceptory elektrónov v necyklických pohyboch v tvare Z. Uvoľnené elektróny sa nevracajú do rovnakých fotosystémov pri necyklickej fotofosforylácii. V oboch procesoch sa však ATP vyrába rovnakým spôsobom pomocou potenciálnej energie uvoľnenej elektrónovým transportným reťazcom. Necyklická fotofosforylácia produkuje ATP, O2 a NADPH, zatiaľ čo cyklická fotofosforylácia produkuje iba ATP. Oba fotosystémy sa podieľajú na necyklickej fotofosforylácii, zatiaľ čo iba jeden fotosystém (PS I) sa podieľa na cyklickej fotofosforylácii. Toto je rozdiel medzi cyklickou a necyklickou fotofosforyláciou.
