Kľúčový rozdiel – oxidačná fosforylácia vs fotofosforylácia
Adenozíntrifosfát (ATP) je dôležitým faktorom pre prežitie a fungovanie živých organizmov. ATP je známy ako univerzálna energetická mena života. Produkcia ATP v živom systéme prebieha mnohými spôsobmi. Oxidačná fosforylácia a fotofosforylácia sú dva hlavné mechanizmy, ktoré produkujú väčšinu bunkového ATP v živom systéme. Oxidačná fosforylácia využíva molekulárny kyslík počas syntézy ATP a prebieha v blízkosti membrán mitochondrií, zatiaľ čo fotofosforylácia využíva slnečné svetlo ako zdroj energie na produkciu ATP a prebieha v tylakoidnej membráne chloroplastu. Kľúčový rozdiel medzi oxidačnou fosforyláciou a fotofosforyláciou je v tom, že produkcia ATP je poháňaná prenosom elektrónov na kyslík pri oxidačnej fosforylácii, zatiaľ čo slnečné svetlo poháňa produkciu ATP pri fotofosforylácii.
Čo je oxidačná fosforylácia?
Oxidačná fosforylácia je metabolická dráha, ktorá produkuje ATP pomocou enzýmov za prítomnosti kyslíka. Je to konečná fáza bunkového dýchania aeróbnych organizmov. Existujú dva hlavné procesy oxidačnej fosforylácie; elektrónový transportný reťazec a chemiosmóza. V reťazci transportu elektrónov uľahčuje redoxné reakcie, ktoré zahŕňajú veľa redoxných medziproduktov na riadenie pohybu elektrónov od donorov elektrónov k akceptorom elektrónov. Energia získaná z týchto redoxných reakcií sa používa na výrobu ATP pri chemiosmóze. V kontexte eukaryotov sa oxidačná fosforylácia uskutočňuje v rôznych proteínových komplexoch vo vnútornej membráne mitochondrií. V kontexte prokaryotov sú tieto enzýmy prítomné v medzimembránovom priestore bunky.
Proteíny, ktoré sa podieľajú na oxidatívnej fosforylácii, sú navzájom prepojené. V eukaryotoch sa počas transportného reťazca elektrónov využíva päť hlavných proteínových komplexov. Konečným akceptorom elektrónov oxidatívnej fosforylácie je kyslík. Prijíma elektrón a redukuje sa za vzniku vody. Preto by mal byť prítomný kyslík na výrobu ATP oxidačnou fosforyláciou.
Obrázok 01: Oxidačná fosforylácia
Energia, ktorá sa uvoľňuje počas toku elektrónov cez reťazec, sa využíva na transport protónov cez vnútornú membránu mitochondrií. Táto potenciálna energia je nasmerovaná na konečný proteínový komplex, ktorým je ATP syntáza na produkciu ATP. K produkcii ATP dochádza v komplexe ATP syntázy. Katalyzuje pridanie fosfátovej skupiny k ADP a uľahčuje tvorbu ATP. Výroba ATP pomocou energie uvoľnenej počas prenosu elektrónov je známa ako chemiosmóza.
Čo je fotofosforylácia?
V kontexte fotosyntézy sa proces, ktorý fosforyluje ADP na ATP pomocou energie slnečného žiarenia, označuje ako fotofosforylácia. V tomto procese slnečné svetlo aktivuje rôzne molekuly chlorofylu, aby sa vytvoril donor elektrónov s vysokou energiou, ktorý by bol akceptovaný akceptorom elektrónov s nízkou energiou. Preto svetelná energia zahŕňa vytvorenie donoru elektrónov s vysokou energiou a akceptora elektrónov s nízkou energiou. V dôsledku vytvoreného energetického gradientu sa elektróny budú pohybovať od donoru k akceptoru cyklickým a necyklickým spôsobom. Pohyb elektrónov prebieha cez elektrónový transportný reťazec.
Fotofosforyláciu možno rozdeliť do dvoch skupín; cyklická fotofosforylácia a necyklická fotofosforylácia. Cyklická fotofosforylácia sa vyskytuje na špeciálnom mieste chloroplastu známom ako tylakoidná membrána. Cyklická fotofosforylácia neprodukuje kyslík a NADPH. Táto cyklická dráha iniciuje tok elektrónov do chlorofylového pigmentového komplexu známeho ako fotosystém I. Z fotosystému I je zosilnený vysokoenergetický elektrón. Kvôli nestabilite elektrónu bude akceptovaný akceptorom elektrónov, ktorý je na nižších energetických úrovniach. Po iniciácii sa elektróny budú pohybovať od jedného akceptora elektrónov k ďalšiemu v reťazci, zatiaľ čo pumpujú ióny H+ cez membránu, ktorá vytvára hnaciu silu protónov. Táto protónová hybná sila vedie k rozvoju energetického gradientu, ktorý sa využíva pri výrobe ATP z ADP pomocou enzýmu ATP syntáza počas procesu.
Obrázok 02: Fotofosforylácia
Pri necyklickej fotofosforylácii zahŕňa dva pigmentové komplexy chlorofylu (fotosystém I a fotosystém II). Toto sa odohráva v stróme. Pri tejto dráhe fotolýzy vody prebieha molekula vo fotosystéme II, ktorý si spočiatku zachováva dva elektróny pochádzajúce z fotolýzy vo fotosystéme. Svetelná energia zahŕňa excitáciu elektrónu z fotosystému II, ktorý podlieha reťazovej reakcii a nakoniec sa prenesie na jadrovú molekulu prítomnú vo fotosystéme II. Elektrón sa bude pohybovať od jedného akceptora elektrónu k ďalšiemu v gradiente energie, ktorý bude nakoniec prijatý molekulou kyslíka. Tu sa touto cestou vyrába kyslík aj NADPH.
Aké sú podobnosti medzi oxidačnou fosforyláciou a fotofosforyláciou?
- Oba procesy sú dôležité pri prenose energie v rámci živého systému.
- Obaja sa podieľajú na využití redoxných medziproduktov.
- V oboch procesoch produkcia protónovej hnacej sily vedie k prenosu iónov H+ cez membránu.
- Energetický gradient vytvorený oboma procesmi sa používa na výrobu ATP z ADP.
- Oba procesy využívajú na výrobu ATP enzým ATP syntázu.
Aký je rozdiel medzi oxidačnou fosforyláciou a fotofosforyláciou?
Oxidačná fosforylácia vs fotofosforylácia |
|
| Oxidačná fosforylácia je proces, ktorý produkuje ATP pomocou enzýmov a kyslíka. Je to posledná fáza aeróbneho dýchania. | Fotofosforylácia je proces výroby ATP pomocou slnečného žiarenia počas fotosyntézy. |
| Zdroj energie | |
| Molekulárny kyslík a glukóza sú energetické zdroje oxidačnej fosforylácie. | Slnečné svetlo je zdrojom energie fotofosforylácie. |
| Umiestnenie | |
| Oxidačná fosforylácia sa vyskytuje v mitochondriách | V chloroplastoch dochádza k fotofosforylácii |
| Výskyt | |
| Oxidačná fosforylácia sa vyskytuje počas bunkového dýchania. | Fotofosforylácia prebieha počas fotosyntézy. |
| Konečný akceptor elektrónov | |
| Kyslík je konečným akceptorom elektrónov oxidatívnej fosforylácie. | NADP+ je konečný akceptor elektrónov fotofosforylácie. |
Zhrnutie – Oxidačná fosforylácia vs fotofosforylácia
Produkcia ATP v živom systéme prebieha mnohými spôsobmi. Oxidačná fosforylácia a fotofosforylácia sú dva hlavné mechanizmy, ktoré produkujú väčšinu bunkového ATP. V eukaryotoch sa oxidačná fosforylácia uskutočňuje v rôznych proteínových komplexoch vo vnútornej membráne mitochondrií. Zahŕňa veľa redoxných medziproduktov na riadenie pohybu elektrónov od donorov elektrónov k akceptorom elektrónov. Nakoniec sa energia uvoľnená počas prenosu elektrónov využíva na produkciu ATP syntázou ATP. Proces, ktorý fosforyluje ADP na ATP pomocou energie slnečného žiarenia, sa označuje ako fotofosforylácia. Stáva sa to počas fotosyntézy. Fotofosforylácia prebieha dvoma hlavnými spôsobmi; cyklická fotofosforylácia a necyklická fotofosforylácia. Oxidačná fosforylácia sa vyskytuje v mitochondriách a fotofosforylácia sa vyskytuje v chloroplastoch. Toto je rozdiel medzi oxidačnou fosforyláciou a fotofosforyláciou.
Stiahnuť PDF Oxidačná fosforylácia vs fotofosforylácia
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi oxidačnou fotofosforyláciou a fotofosforyláciou
