Belangrijk verschil - Zuurstof- versus anoxygene fotosynthese
Fotosynthese is een proces waarbij koolhydraten (glucose) worden gesynthetiseerd uit water en koolstofdioxide, waarbij gebruik wordt gemaakt van de energie uit zonlicht van groene planten, algen en cyanobacteriën. Als gevolg van fotosynthese komt gasvormige zuurstof vrij in het milieu. Het is een uiterst belangrijk proces voor het bestaan van leven op aarde. Fotosynthese kan worden onderverdeeld in twee categorieën, zoals zuurstof- en anoxygene fotosynthese op basis van het genereren van zuurstof. Het belangrijkste verschil tussen zuurstof- en anoxygene fotosynthese is dat zuurstof-fotosynthese moleculaire zuurstof genereert tijdens de synthese van suiker uit koolstofdioxide en water, terwijl anoxygene fotosynthese geen zuurstof genereert.
Wat is zuurstofrijke fotosynthese?
De energie van zonlicht wordt door fotosynthese omgezet in chemische energie. Het licht wordt opgevangen door de groene pigmenten die chlorofylen worden genoemd en die door fotosynthetische organismen worden bezeten. Met behulp van deze geabsorbeerde energie worden de chlorofylreactiecentra van de fotosystemen aangeslagen en komen elektronen vrij die veel energie bevatten. Deze hoogenergetische elektronen stromen via verschillende elektronendragers en zetten water en koolstofdioxide om in glucose en moleculaire zuurstof. De aangeslagen elektronen reizen in een niet-cyclische keten en eindigen bij de NADPH. Vanwege de vorming van moleculaire zuurstof staat dit proces bekend als oxygenische fotosynthese en ook wel niet-cyclische fotofosforylering genoemd.
Oxygenic fotosynthese heeft twee fotosystemen genaamd PS I en PS II. Deze twee fotosynthetische apparaten bevatten twee reactiecentra P700 en P680. Bij absorptie van licht wordt het reactiecentrum P680 geëxciteerd en geeft het elektronen met hoge energie af. Deze elektronen reizen via verschillende elektronendragers en geven wat energie af en worden overgedragen aan P700. P700 wordt geëxciteerd door deze energie en laat hoge energie-elektronen vrij. Deze elektronen stromen weer door verschillende dragers en bereiken uiteindelijk de terminale elektronenacceptor NADP+ en worden reducerend vermogen NADPH. Het watermolecuul hydrolyseert in de buurt van PS II en doneert elektronen en maakt moleculaire zuurstof vrij. Tijdens de elektronentransportketen wordt protonaandrijfkracht gecreëerd en gebruikt om ATP te synthetiseren uit ADP.
Zuurstoffotosynthese is uiterst belangrijk omdat dit het proces is dat verantwoordelijk is voor de transformatie van de primitieve anoxygene atmosfeer van de aarde naar een zuurstofrijke atmosfeer.
Figuur 01: Zuurstoffotosynthese
Wat is anoxygene fotosynthese?
Anoxygene fotosynthese is het proces waarbij lichtenergie wordt omgezet in chemische energie zonder moleculaire zuurstof als bijproduct te genereren. Dit proces wordt gezien in verschillende bacteriegroepen zoals paarse bacteriën, groene zwavel- en niet-zwavelbacteriën, heliobacteriën en acidobacteriën. Zonder zuurstof te genereren, wordt ATP geproduceerd door deze bacteriegroepen. Water wordt niet gebruikt als de eerste elektronendonor bij anoxygene fotosynthese. Dit is de reden waarom er tijdens dit proces geen zuurstof wordt gegenereerd. Slechts één fotosysteem is betrokken bij anoxygene fotosynthese. Daarom worden elektronen in een cyclische keten getransporteerd en teruggebracht naar hetzelfde fotosysteem. Daarom is anoxygene fotosynthese ook bekend als cyclische fotofosforylering.
Anoxygene fotosynthese is afhankelijk van bacteriochlorofylen in tegenstelling tot chlorofylen die worden gebruikt bij oxygenische fotosynthese. Paarse bacteriën bezitten fotosysteem I met P870-reactiecentrum. Verschillende elektronenacceptoren zoals bacteriofeofytine zijn bij dit proces betrokken.
Figuur 02: Anoxygene fotosynthese
Wat is het verschil tussen zuurstofgene en anoxygene fotosynthese?
Oxygene versus anoxygene fotosynthese |
|
| Zuurstoffotosynthese is het proces dat lichtenergie omzet in chemische energie door bepaalde foto-autotrofen door moleculaire zuurstof te genereren. | Anoxygene fotosynthese is het proces dat lichtenergie door bepaalde bacteriën omzet in chemische energie zonder moleculaire zuurstof te genereren. |
| Zuurstofgeneratie | |
| Zuurstof komt vrij als bijproduct. | Zuurstof wordt niet vrijgegeven of gegenereerd. |
| Organismen | |
| Oxygene fotosynthese wordt aangetoond door cyanobacteriën, algen en groene planten. | Anoxygene fotosynthese wordt voornamelijk aangetoond door paarse bacteriën, groene zwavel- en niet-zwavelbacteriën, heliobacteriën en acidobacteriën. |
| Elektronische transportketting | |
| Elektronen reizen via verschillende elektronendragers. | Het vindt plaats via een cyclische fotosynthetische elektronenketen. |
| Water als elektronendonor | |
| Water wordt gebruikt als de eerste elektronendonor. | Water wordt niet gebruikt als elektronendonor. |
| Fotosysteem | |
| Fotosysteem I en II zijn betrokken bij zuurstof fotosynthese | Photosystem II is niet aanwezig in anoxygene fotosynthese |
| Generatie van NADPH (verminderend vermogen) | |
| NADPH wordt gegenereerd tijdens de zuurstof fotosynthese. | NADPH wordt niet gegenereerd omdat elektronen terugkeren naar het systeem. Daarom wordt het reducerende vermogen verkregen uit andere reacties. |
Samenvatting – Zuurstof- versus anoxygene fotosynthese
Fotosynthese is het proces waarbij lichtenergie wordt omgezet in chemische energie door fotosynthetische organismen. Het kan op twee manieren gebeuren: zuurstofrijke fotosynthese en anoxygene fotosynthese. Zuurstoffotosynthese is het fotosyntheseproces dat moleculaire zuurstof aan de atmosfeer vrijmaakt en het wordt gezien in groene planten, aglae en cyanobacteriën die chlorofylen bezitten. Anoxygene fotosynthese is een fotosynthetisch proces dat geen moleculaire zuurstof genereert en wordt gebruikt door bepaalde bacteriële groepen die bacteriochlorofylen bezitten. Het verschil tussen zuurstof- en anoxygene fotosynthese hangt dus voornamelijk af van het genereren van zuurstof.