Belangrijk verschil - Cyclische versus niet-cyclische fotofosforylering
Fotofosforylering of fotosynthetische fosforylering is een proces waarbij ATP wordt geproduceerd tijdens de lichtafhankelijke reacties van fotosynthese. Een fosfaatgroep wordt aan ADP toegevoegd om ATP te vormen, waarbij gebruik wordt gemaakt van de proton-aandrijfkracht die wordt gegenereerd tijdens de cyclische en niet-cyclische elektronentransportketens van fotosynthese. De energie wordt geleverd door het zonlicht om de processen te starten en ATP-synthese vindt plaats op ATPase-complexen die zich in de thylakoïde membranen van de chloroplasten bevinden. ATP-synthese tijdens de cyclische elektronenstroom van anoxygene fotosynthese staat bekend als cyclische fotofosforylering. ATP-productie tijdens de niet-cyclische elektronenstroom van oxygenische fotosynthese staat bekend als niet-cyclische fotofosforylering. Dit is het belangrijkste verschil tussen cyclische en niet-cyclische fotofosforylering.
Wat is cyclische fotofosforylering?
Cyclische fosforylering is een proces dat ATP produceert uit ADP tijdens de lichtafhankelijke cyclische elektronentransportketen van fotosynthese. Photosystem I is hierbij betrokken. Wanneer chlorofylen van PS I lichtenergie absorberen, komen er hoogenergetische elektronen vrij uit het P700-reactiecentrum. Deze elektronen worden geaccepteerd door een primaire elektronenacceptor en reizen vervolgens via verschillende elektronenacceptoren zoals ferredoxine (Fd), plastochinon (PQ), cytochroomcomplex en plastocyanine (PC). Ten slotte keren deze elektronen na een cyclische beweging terug naar P700. Wanneer elektronen bergafwaarts reizen door elektronendragers, geven ze potentiële energie vrij. Deze energie wordt gebruikt om ATP te produceren uit ADP door het ATP-synthase-enzym. Daarom staat dit proces bekend als cyclische fotofosforylering.
PS II is niet betrokken bij cyclische fotofosforylering. Daarom is water niet bij dit proces betrokken; als resultaat genereert cyclische fotofosforylering geen moleculaire zuurstof als bijproduct. Omdat de elektronen terugkeren naar de PS I, wordt er geen reducerend vermogen gegenereerd (geen NADPH) tijdens de cyclische fotofosforylering.
Figuur 01: Cyclische fotofosforylering
Wat is niet-cyclische fotofosforylering?
Niet-cyclische fotofosforylering is het proces van ATP-synthese met behulp van lichtenergie door de niet-cyclische elektronentransportketen van fotosynthese. Bij dit proces zijn twee soorten fotosystemen betrokken, PS I en PS II. Niet-cyclische fotofosforylering wordt geïnitieerd door PS II. Het absorbeert lichtenergie en geeft hoogenergetische elektronen vrij. Watermoleculen splitsen zich in de buurt van de PS II door protonen (H+-ionen) en moleculaire zuurstof vrij te geven vanwege de geabsorbeerde energie. Elektronen met hoge energie worden geaccepteerd door een primaire elektronenacceptor en gaan door plastochinon (PQ), cytochroomcomplex en plastocyanine (PC). Dan worden die elektronen opgenomen door de PS I. De door PS I geaccepteerde elektronen worden weer door elektronenacceptoren geleid en bereiken NADP+ Deze elektronen combineren met H+en NADP+ om NADPH te vormen en de elektronentransportketen te beëindigen. Tijdens de elektronentransportketen wordt de vrijgekomen energie gebruikt om ATP te produceren uit ADP. Aangezien de elektronen niet worden teruggestuurd naar PS II, staat dit proces bekend als niet-cyclische fotofosforylering.
Vergeleken met de cyclische fotofosforylering is niet-cyclische fotofosforylering gebruikelijk en wordt deze algemeen waargenomen in alle groene planten, algen en cyanobacteriën. Het is een viraal proces voor levende organismen, omdat dit het enige proces is dat moleculaire zuurstof aan het milieu vrijgeeft.
Figuur 02: Niet-cyclische fotofosforylering
Wat is het verschil tussen cyclische en niet-cyclische fotofosforylering?
Cyclische versus niet-cyclische fotofosforylering |
|
| Cyclische fotofosforylering verwijst naar het proces dat ATP produceert tijdens de cyclische elektronentransportketen van lichtafhankelijke fotosynthese. | Niet-cyclische fotofosforylering verwijst naar het proces dat ATP produceert uit de niet-cyclische elektronentransportketen in lichte reacties van fotosynthese. |
| Fotosysteem | |
| Slechts één fotosysteem (PS I) is betrokken bij cyclische fotofosforylering. | Fotosysteem I en II zijn betrokken bij niet-cyclische fotofosforylering. |
| Aard van de elektronentransportketen | |
| Elektronen reizen in een cyclische elektronentransportketen en keren terug naar de PS I | Elektronen reizen in niet-cyclische ketens. |
| Producten | |
| In dit proces wordt alleen ATP geproduceerd. | ATP, O2 en NADPH worden in dit proces geproduceerd. |
| Water | |
| Water wordt tijdens dit proces niet gesplitst. | Water splitst of fotolyseert. |
| Zuurstofgeneratie | |
| Zuurstof wordt niet gegenereerd tijdens cyclische fotofosforylering | Moleculaire zuurstof wordt gegenereerd in niet-cyclische fotofosforylering. |
| Eerste elektronendonor | |
| De eerste elektronendonor is PS I. | Water is de eerste elektronendonor. |
| Eerste elektronenacceptor | |
| De uiteindelijke elektronenacceptor is PS I. | De uiteindelijke elektronenacceptor is NADP+ |
| Organismen | |
| Cyclische fotofosforylering wordt aangetoond door bepaalde bacteriën. | Niet-cyclische fotofosforylering komt veel voor in groene planten, algen en cyanobacteriën. |
Samenvatting - Cyclische versus niet-cyclische fotofosforylering
ATP wordt geproduceerd door de lichtenergie die wordt geabsorbeerd tijdens fotosynthese. Dit proces staat bekend als fotofosforylering. Fotofosforylering kan plaatsvinden via twee routes die bekend staan als cyclische en niet-cyclische fotofosforylering. Tijdens cyclische fotofosforylering reizen elektronen met hoge energie door elektronenacceptoren in cyclische bewegingen en geven ze energie af om ATP te produceren. Tijdens niet-cyclische fotofosforylering stromen hoogenergetische elektronen door elektronenacceptoren in Z-vormige niet-cyclische bewegingen. Vrijgekomen elektronen keren niet terug naar dezelfde fotosystemen bij niet-cyclische fotofosforylering. In beide processen wordt ATP echter op dezelfde manier geproduceerd met behulp van de potentiële energie die vrijkomt door de elektronentransportketen. Niet-cyclische fotofosforylering produceert ATP, O2 en NADPH, terwijl cyclische fotofosforylering alleen ATP produceert. Beide fotosystemen zijn betrokken bij niet-cyclische fotofosforylering, terwijl slechts één fotosysteem (PS I) betrokken is bij cyclische fotofosforylering. Dit is het verschil tussen cyclische en niet-cyclische fotofosforylering.
