Belangrijk verschil - Oxidatieve fosforylering versus fotofosforylering
Adenosinetrifosfaat (ATP) is een belangrijke factor voor het overleven en functioneren van levende organismen. ATP staat bekend als de universele energievaluta van het leven. De productie van ATP binnen het levende systeem vindt op vele manieren plaats. Oxidatieve fosforylering en fotofosforylering zijn twee belangrijke mechanismen die het grootste deel van het cellulaire ATP in een levend systeem produceren. Oxidatieve fosforylering maakt gebruik van moleculaire zuurstof tijdens de synthese van ATP, en het vindt plaats in de buurt van de membranen van de mitochondriën, terwijl fotofosforylering zonlicht gebruikt als de energiebron voor de productie van ATP, en het vindt plaats in het thylakoïde membraan van de chloroplast. Het belangrijkste verschil tussen oxidatieve fosforylering en fotofosforylering is dat ATP-productie wordt aangedreven door elektronenoverdracht naar zuurstof in oxidatieve fosforylering, terwijl zonlicht ATP-productie in fotofosforylering stimuleert.
Wat is oxidatieve fosforylering?
Oxidatieve fosforylering is de metabole route die ATP produceert met behulp van enzymen met de aanwezigheid van zuurstof. Het is de laatste fase van de cellulaire ademhaling van aërobe organismen. Er zijn twee hoofdprocessen van oxidatieve fosforylering; elektronentransportketen en chemiosmosis. In de elektronentransportketen vergemakkelijkt het redoxreacties waarbij veel redox-tussenproducten betrokken zijn om de beweging van elektronen van elektronendonoren naar elektronenacceptoren te sturen. De energie die uit deze redoxreacties wordt afgeleid, wordt gebruikt om ATP te produceren bij chemiosmosis. In de context van eukaryoten wordt oxidatieve fosforylering uitgevoerd in verschillende eiwitcomplexen in het binnenmembraan van de mitochondriën. In de context van prokaryoten zijn deze enzymen aanwezig in de intermembraanruimte van de cel.
De eiwitten die betrokken zijn bij oxidatieve fosforylering zijn met elkaar verbonden. In eukaryoten worden vijf belangrijke eiwitcomplexen gebruikt tijdens de elektronentransportketen. De uiteindelijke elektronenacceptor van de oxidatieve fosforylering is zuurstof. Het accepteert een elektron en reduceert tot water. Daarom moet er zuurstof aanwezig zijn om ATP te produceren door de oxidatieve fosforylering.
Figuur 01: Oxidatieve fosforylering
De energie die vrijkomt tijdens de stroom van elektronen door de keten wordt gebruikt bij het transport van protonen door het binnenmembraan van de mitochondriën. Deze potentiële energie wordt naar het uiteindelijke eiwitcomplex geleid dat ATP-synthase is om ATP te produceren. ATP-productie vindt plaats in het ATP-synthasecomplex. Het katalyseert de toevoeging van een fosfaatgroep aan ADP en vergemakkelijkt de vorming van ATP. ATP-productie met behulp van de energie die vrijkomt tijdens de elektronenoverdracht staat bekend als chemiosmosis.
Wat is fotofosforylering?
In de context van fotosynthese wordt het proces dat ADP fosforyleert tot ATP met behulp van de energie van zonlicht fotofosforylering genoemd. In dit proces activeert zonlicht verschillende chlorofylmoleculen om een elektronendonor met hoge energie te creëren die zou worden geaccepteerd door een elektronenacceptor met lage energie. Daarom omvat lichtenergie de creatie van zowel een elektronendonor met hoge energie als een elektronenacceptor met lage energie. Als gevolg van een gecreëerde energiegradiënt zullen de elektronen cyclisch en niet-cyclisch van donor naar acceptor gaan. De beweging van elektronen vindt plaats door de elektronentransportketen.
Fotofosforylering kan worden onderverdeeld in twee groepen; cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering. Cyclische fotofosforylering vindt plaats op een speciale plaats van de chloroplast die bekend staat als het thylakoïde membraan. Cyclische fotofosforylering produceert geen zuurstof en NADPH. Deze cyclische route initieert de stroom van elektronen naar een chlorofylpigmentcomplex dat bekend staat als fotosysteem I. Vanuit het fotosysteem I wordt een hoogenergetisch elektron gestimuleerd. Vanwege de instabiliteit van het elektron zal het worden geaccepteerd door een elektronenacceptor die zich op een lager energieniveau bevindt. Eenmaal geïnitieerd, zullen de elektronen van de ene elektronenacceptor naar de volgende in een keten gaan terwijl ze H+-ionen over het membraan pompen die een proton-aandrijfkracht produceren. Deze protonaandrijfkracht leidt tot de ontwikkeling van een energiegradiënt die wordt gebruikt bij de productie van ATP uit ADP met behulp van het enzym ATP-synthase tijdens het proces.
Figuur 02: Fotofosforylering
Bij niet-cyclische fotofosforylering gaat het om twee chlorofylpigmentcomplexen (fotosysteem I en fotosysteem II). Dit vindt plaats in het stroma. In deze route vindt fotolyse van water plaats in het fotosysteem II dat aanvankelijk twee elektronen vasthoudt die zijn afgeleid van de fotolysereactie in het fotosysteem. Lichtenergie omvat de excitatie van een elektron uit fotosysteem II dat een kettingreactie ondergaat en uiteindelijk wordt overgebracht naar een kernmolecuul dat aanwezig is in het fotosysteem II. Het elektron zal van de ene elektronenacceptor naar de volgende gaan in een energiegradiënt die uiteindelijk zal worden geaccepteerd door een zuurstofmolecuul. Hier in deze route worden zowel zuurstof als NADPH geproduceerd.
Wat zijn de overeenkomsten tussen oxidatieve fosforylering en fotofosforylering?
- Beide processen zijn belangrijk bij de energieoverdracht binnen het levende systeem.
- Beide betrokken bij het gebruik van redox-tussenproducten.
- In beide processen leidt de productie van een proton-aandrijfkracht tot de overdracht van H+ ionen door het membraan.
- De energiegradiënt die door beide processen wordt gecreëerd, wordt gebruikt om ATP te produceren uit ADP.
- Beide processen gebruiken ATP-synthase-enzym om ATP te maken.
Wat is het verschil tussen oxidatieve fosforylering en fotofosforylering?
Oxidatieve fosforylering versus fotofosforylering |
|
| Oxidatieve fosforylering is het proces dat ATP produceert met behulp van enzymen en zuurstof. Het is de laatste fase van aerobe ademhaling. | Fotofosforylering is het proces van ATP-productie met behulp van zonlicht tijdens de fotosynthese. |
| Energiebron | |
| Moleculaire zuurstof en glucose zijn de energiebronnen van oxidatieve fosforylering. | Zonlicht is de energiebron van fotofosforylering. |
| Locatie | |
| Oxidatieve fosforylering vindt plaats in mitochondriën | Fotofosforylering vindt plaats in chloroplast |
| Voorkomen | |
| Oxidatieve fosforylering vindt plaats tijdens cellulaire ademhaling. | Fotofosforylering vindt plaats tijdens fotosynthese. |
| Eindelijke elektronenacceptor | |
| Zuurstof is de laatste elektronenacceptor van oxidatieve fosforylering. | NADP+ is de laatste elektronenacceptor van fotofosforylering. |
Samenvatting - Oxidatieve fosforylering versus fotofosforylering
De productie van ATP binnen het levende systeem vindt op vele manieren plaats. Oxidatieve fosforylering en fotofosforylering zijn twee belangrijke mechanismen die het grootste deel van het cellulaire ATP produceren. Bij eukaryoten wordt oxidatieve fosforylering uitgevoerd in verschillende eiwitcomplexen in het binnenmembraan van de mitochondriën. Er zijn veel redox-tussenproducten nodig om de beweging van elektronen van elektronendonoren naar elektronenacceptoren te sturen. Ten slotte wordt het gebruik van de energie die vrijkomt tijdens de elektronenoverdracht gebruikt om ATP te produceren door ATP-synthase. Het proces dat ADP fosforyleert tot ATP met behulp van de energie van zonlicht, wordt fotofosforylering genoemd. Het gebeurt tijdens de fotosynthese. Fotofosforylering vindt plaats via twee hoofdmanieren; cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering. Oxidatieve fosforylering vindt plaats in mitochondriën en fotofosforylering vindt plaats in chloroplasten. Dit is het verschil tussen oxidatieve fosforylering en fotofosforylering.
Download de PDF Oxidatieve fosforylering versus fotofosforylering
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen oxidatieve fotofosforylering en fotofosforylering
