Hauptunterschied – zyklische vs. nichtzyklische Photophosphorylierung
Photophosphorylierung oder photosynthetische Phosphorylierung ist ein Prozess, bei dem ATP während der lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese produziert wird. Eine Phosphatgruppe wird an ADP angefügt, um ATP zu bilden, wobei die Protonenantriebskraft genutzt wird, die während der zyklischen und nichtzyklischen Elektronentransportketten der Photosynthese erzeugt wird. Die Energie wird vom Sonnenlicht geliefert, um die Prozesse zu initiieren, und die ATP-Synthese findet an ATPase-Komplexen statt, die sich in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten befinden. Die ATP-Synthese während des zyklischen Elektronenflusses der anoxygenen Photosynthese ist als zyklische Photophosphorylierung bekannt. Die ATP-Produktion während des nichtzyklischen Elektronenflusses der oxygenen Photosynthese ist als nichtzyklische Photophosphorylierung bekannt. Dies ist der Hauptunterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung.
Was ist zyklische Photophosphorylierung?
Zyklische Phosphorylierung ist ein Prozess, der ATP aus ADP während der lichtabhängigen zyklischen Elektronentransportkette der Photosynthese produziert. An diesem Prozess ist das Photosystem I beteiligt. Wenn Chlorophylle von PS I Lichtenergie absorbieren, werden hochenergetische Elektronen aus dem P700-Reaktionszentrum freigesetzt. Diese Elektronen werden von einem primären Elektronenakzeptor aufgenommen und wandern dann über mehrere Elektronenakzeptoren wie Ferredoxin (Fd), Plastochinon (PQ), Cytochromkomplex und Plastocyanin (PC). Schließlich kehren diese Elektronen zu P700 zurück, nachdem sie eine zyklische Bewegung durchlaufen haben. Wenn Elektronen durch Elektronenträger bergab wandern, setzen sie potentielle Energie frei. Diese Energie wird zur Herstellung von ATP aus ADP durch das Enzym ATP-Synthase verwendet. Daher ist dieser Vorgang als zyklische Photophosphorylierung bekannt.
PS II ist nicht an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt. Daher ist Wasser an diesem Prozess nicht beteiligt; infolgedessen erzeugt die zyklische Photophosphorylierung keinen molekularen Sauerstoff als Nebenprodukt. Da die Elektronen zum PS I zurückkehren, wird während der zyklischen Photophosphorylierung keine Reduktionskraft (kein NADPH) erzeugt.
Abbildung 01: Zyklische Photophosphorylierung
Was ist nichtzyklische Photophosphorylierung?
Nichtzyklische Photophosphorylierung ist der Prozess der ATP-Synthese unter Verwendung von Lichtenergie durch die nichtzyklische Elektronentransportkette der Photosynthese. An diesem Prozess sind zwei Arten von Photosystemen mit den Namen PS I und PS II beteiligt. Die nichtzyklische Photophosphorylierung wird durch PS II initiiert. Es absorbiert Lichtenergie und setzt hochenergetische Elektronen frei. Wassermoleküle sp alten sich in der Nähe des PS II auf, indem sie aufgrund der absorbierten Energie Protonen (H+-Ionen) und molekularen Sauerstoff freisetzen. Hochenergetische Elektronen werden von einem primären Elektronenakzeptor akzeptiert und passieren Plastochinon (PQ), Cytochromkomplex und Plastocyanin (PC). Dann werden diese Elektronen vom PS I aufgenommen. Die vom PS I aufgenommenen Elektronen werden erneut durch Elektronenakzeptoren geleitet und erreichen NADP+ Diese Elektronen verbinden sich mit H+und NADP+ bilden NADPH und beenden die Elektronentransportkette. Während der Elektronentransportkette wird die freigesetzte Energie zur Herstellung von ATP aus ADP verwendet. Da die Elektronen nicht an PS II zurückgegeben werden, ist dieser Vorgang als nichtzyklische Photophosphorylierung bekannt.
Im Vergleich zur zyklischen Photophosphorylierung ist die nichtzyklische Photophosphorylierung weit verbreitet und wird häufig in allen grünen Pflanzen, Algen und Cyanobakterien beobachtet. Es ist ein viraler Prozess für lebende Organismen, da dies der einzige Prozess ist, der molekularen Sauerstoff an die Umgebung abgibt.
Abbildung 02: Nichtzyklische Photophosphorylierung
Was ist der Unterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung?
Zyklische vs. nichtzyklische Photophosphorylierung |
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| Zyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf den Prozess, der ATP während der zyklischen Elektronentransportkette der lichtabhängigen Photosynthese produziert. | Nichtzyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf den Prozess, der ATP aus einer nichtzyklischen Elektronentransportkette in Lichtreaktionen der Photosynthese produziert. |
| Fotosystem | |
| Nur ein Photosystem (PS I) ist an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt. | Photosystem I und II sind an der nichtzyklischen Photophosphorylierung beteiligt. |
| Natur der Elektronentransportkette | |
| Elektronen bewegen sich in einer zyklischen Elektronentransportkette und kehren zum PS zurück I | Elektronen bewegen sich in nichtzyklischen Ketten. |
| Produkte | |
| Bei diesem Vorgang entsteht nur ATP. | ATP, O2 und NADPH. |
| Wasser | |
| Wasser wird dabei nicht gesp alten. | Wassersp altung oder Photolyse. |
| Sauerstofferzeugung | |
| Sauerstoff wird während der zyklischen Photophosphorylierung nicht erzeugt | Molekularer Sauerstoff wird bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung erzeugt. |
| Erster Elektronendonor | |
| Der erste Elektronendonor ist PS I. | Wasser ist der erste Elektronenspender. |
| Erster Elektronenakzeptor | |
| Der letzte Elektronenakzeptor ist PS I. | Der letzte Elektronenakzeptor ist NADP+ |
| Organismen | |
| Zyklische Photophosphorylierung wird von bestimmten Bakterien gezeigt. | Nichtzyklische Photophosphorylierung ist bei grünen Pflanzen, Algen und Cyanobakterien weit verbreitet. |
Zusammenfassung – Zyklische vs. nichtzyklische Photophosphorylierung
ATP wird durch die während der Photosynthese absorbierte Lichtenergie produziert. Dieser Vorgang ist als Photophosphorylierung bekannt. Die Photophosphorylierung kann über zwei Wege erfolgen, die als zyklische und nichtzyklische Photophosphorylierung bekannt sind. Während der zyklischen Photophosphorylierung wandern hochenergetische Elektronen in zyklischen Bewegungen durch Elektronenakzeptoren und setzen Energie frei, um ATP zu produzieren. Während der nichtzyklischen Photophosphorylierung fließen hochenergetische Elektronen in Z-förmigen nichtzyklischen Bewegungen durch Elektronenakzeptoren. Freigesetzte Elektronen kehren bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung nicht zu denselben Photosystemen zurück. Bei beiden Prozessen wird ATP jedoch auf die gleiche Weise unter Verwendung der von der Elektronentransportkette freigesetzten potentiellen Energie hergestellt. Nichtzyklische Photophosphorylierung produziert ATP, O2 und NADPH, während zyklische Photophosphorylierung nur ATP produziert. Beide Photosysteme sind an der nichtzyklischen Photophosphorylierung beteiligt, während nur ein Photosystem (PS I) an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt ist. Dies ist der Unterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung.
