Hauptunterschied – Oxidative Phosphorylierung vs. Photophosphorylierung
Adenosintriphosphat (ATP) ist ein wichtiger Faktor für das Überleben und die Funktion lebender Organismen. ATP ist bekannt als die universelle Energiewährung des Lebens. Die Produktion von ATP innerhalb des lebenden Systems erfolgt auf viele Arten. Oxidative Phosphorylierung und Photophosphorylierung sind zwei Hauptmechanismen, die das meiste zelluläre ATP in einem lebenden System produzieren. Die oxidative Phosphorylierung nutzt molekularen Sauerstoff während der Synthese von ATP und findet in der Nähe der Membranen der Mitochondrien statt, während die Photophosphorylierung Sonnenlicht als Energiequelle für die Produktion von ATP nutzt und in der Thylakoidmembran des Chloroplasten stattfindet. Der Hauptunterschied zwischen oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung besteht darin, dass die ATP-Produktion durch Elektronenübertragung auf Sauerstoff bei der oxidativen Phosphorylierung angetrieben wird, während Sonnenlicht die ATP-Produktion bei der Photophosphorylierung antreibt.
Was ist oxidative Phosphorylierung?
Oxidative Phosphorylierung ist der Stoffwechselweg, der ATP unter Verwendung von Enzymen in Gegenwart von Sauerstoff produziert. Es ist das Endstadium der Zellatmung von aeroben Organismen. Es gibt zwei Hauptprozesse der oxidativen Phosphorylierung; Elektronentransportkette und Chemiosmose. In der Elektronentransportkette erleichtert es Redoxreaktionen, an denen viele Redoxzwischenprodukte beteiligt sind, um die Bewegung von Elektronen von Elektronendonoren zu Elektronenakzeptoren voranzutreiben. Die aus diesen Redoxreaktionen gewonnene Energie wird verwendet, um ATP in der Chemiosmose zu produzieren. Bei Eukaryoten findet die oxidative Phosphorylierung in verschiedenen Proteinkomplexen innerhalb der inneren Membran der Mitochondrien statt. Im Zusammenhang mit Prokaryoten sind diese Enzyme im Intermembranraum der Zelle vorhanden.
Die an der oxidativen Phosphorylierung beteiligten Proteine sind miteinander verknüpft. In Eukaryoten werden während der Elektronentransportkette fünf Hauptproteinkomplexe verwendet. Letzter Elektronenakzeptor der oxidativen Phosphorylierung ist Sauerstoff. Es nimmt ein Elektron auf und reduziert sich zu Wasser. Daher sollte Sauerstoff vorhanden sein, um ATP durch die oxidative Phosphorylierung herzustellen.
Abbildung 01: Oxidative Phosphorylierung
Die Energie, die während des Elektronenflusses durch die Kette freigesetzt wird, wird für den Transport von Protonen durch die innere Membran der Mitochondrien genutzt. Diese potenzielle Energie wird auf den endgültigen Proteinkomplex gerichtet, der ATP-Synthase ist, um ATP zu produzieren. Die ATP-Produktion erfolgt im ATP-Synthase-Komplex. Es katalysiert die Addition der Phosphatgruppe an ADP und erleichtert die Bildung von ATP. Die ATP-Produktion unter Nutzung der beim Elektronentransfer freigesetzten Energie wird als Chemiosmose bezeichnet.
Was ist Photophosphorylierung?
Im Zusammenhang mit der Photosynthese wird der Prozess, der ADP unter Verwendung der Energie des Sonnenlichts zu ATP phosphoryliert, als Photophosphorylierung bezeichnet. In diesem Prozess aktiviert Sonnenlicht verschiedene Chlorophyllmoleküle, um einen Elektronendonator mit hoher Energie zu erzeugen, der von einem Elektronenakzeptor mit niedriger Energie akzeptiert würde. Daher beinh altet Lichtenergie die Erzeugung sowohl eines hochenergetischen Elektronendonors als auch eines niederenergetischen Elektronenakzeptors. Als Ergebnis eines erzeugten Energiegradienten bewegen sich die Elektronen zyklisch und nichtzyklisch vom Donor zum Akzeptor. Die Bewegung von Elektronen erfolgt durch die Elektronentransportkette.
Photophosphorylierung kann in zwei Gruppen eingeteilt werden; zyklische Photophosphorylierung und nicht-zyklische Photophosphorylierung. Zyklische Photophosphorylierung findet an einer speziellen Stelle des Chloroplasten statt, die als Thylakoidmembran bekannt ist. Zyklische Photophosphorylierung produziert keinen Sauerstoff und NADPH. Dieser zyklische Weg initiiert den Elektronenfluss zu einem Chlorophyll-Pigmentkomplex, der als Photosystem I bekannt ist. Aus dem Photosystem I wird ein hochenergetisches Elektron verstärkt. Aufgrund der Instabilität des Elektrons wird es von einem Elektronenakzeptor akzeptiert, der sich auf einem niedrigeren Energieniveau befindet. Einmal initiiert, bewegen sich die Elektronen in einer Kette von einem Elektronenakzeptor zum nächsten, während H+-Ionen durch die Membran gepumpt werden, was eine Protonenantriebskraft erzeugt. Diese protonentreibende Kraft führt zur Entwicklung eines Energiegradienten, der bei der Produktion von ATP aus ADP unter Verwendung des Enzyms ATP-Synthase während des Prozesses genutzt wird.
Abbildung 02: Photophosphorylierung
Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung sind zwei Chlorophyll-Pigmentkomplexe (Photosystem I und Photosystem II) beteiligt. Dies geschieht im Stroma. Bei diesem Photolyseweg von Wasser findet ein Molekül im Photosystem II statt, das zunächst zwei Elektronen aus der Photolysereaktion innerhalb des Photosystems zurückhält. Lichtenergie beinh altet die Anregung eines Elektrons aus dem Photosystem II, das eine Kettenreaktion durchläuft und schließlich auf ein im Photosystem II vorhandenes Kernmolekül übertragen wird. Das Elektron bewegt sich von einem Elektronenakzeptor zum nächsten in einem Energiegradienten, der schließlich von einem Sauerstoffmolekül akzeptiert wird. Hier in diesem Weg werden sowohl Sauerstoff als auch NADPH produziert.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung?
- Beide Prozesse sind wichtig für die Energieübertragung innerhalb des lebenden Systems.
- Beide an der Verwertung von Redox-Zwischenprodukten beteiligt.
- In beiden Prozessen führt die Erzeugung einer Protonen-Triebkraft zur Übertragung von H+ Ionen durch die Membran.
- Der durch beide Prozesse erzeugte Energiegradient wird zur Herstellung von ATP aus ADP verwendet.
- Beide Prozesse verwenden das Enzym ATP-Synthase, um ATP herzustellen.
Was ist der Unterschied zwischen oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung?
Oxidative Phosphorylierung vs. Photophosphorylierung |
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| Oxidative Phosphorylierung ist der Prozess, der ATP unter Verwendung von Enzymen und Sauerstoff produziert. Es ist die letzte Stufe der aeroben Atmung. | Photophosphorylierung ist der Prozess der ATP-Produktion unter Verwendung von Sonnenlicht während der Photosynthese. |
| Energiequelle | |
| Molekularer Sauerstoff und Glukose sind die Energiequellen der oxidativen Phosphorylierung. | Sonnenlicht ist die Energiequelle der Photophosphorylierung. |
| Standort | |
| Oxidative Phosphorylierung findet in Mitochondrien statt | Photophosphorylierung findet in Chloroplasten statt |
| Vorkommen | |
| Oxidative Phosphorylierung findet während der Zellatmung statt. | Photophosphorylierung findet während der Photosynthese statt. |
| Endelektronenakzeptor | |
| Sauerstoff ist der letzte Elektronenakzeptor der oxidativen Phosphorylierung. | NADP+ ist der letzte Elektronenakzeptor der Photophosphorylierung. |
Zusammenfassung – Oxidative Phosphorylierung vs. Photophosphorylierung
Die ATP-Produktion im lebenden System erfolgt auf vielfältige Weise. Oxidative Phosphorylierung und Photophosphorylierung sind zwei Hauptmechanismen, die den größten Teil des zellulären ATP produzieren. In Eukaryoten wird die oxidative Phosphorylierung in verschiedenen Proteinkomplexen innerhalb der inneren Membran der Mitochondrien durchgeführt. Es umfasst viele Redox-Zwischenprodukte, um die Bewegung von Elektronen von Elektronendonoren zu Elektronenakzeptoren voranzutreiben. Schließlich wird die während des Elektronentransfers freigesetzte Energie verwendet, um ATP durch ATP-Synthase zu produzieren. Der Prozess, der ADP unter Verwendung der Energie des Sonnenlichts zu ATP phosphoryliert, wird als Photophosphorylierung bezeichnet. Es passiert während der Photosynthese. Die Photophosphorylierung erfolgt über zwei Hauptwege; zyklische Photophosphorylierung und nicht-zyklische Photophosphorylierung. Oxidative Phosphorylierung findet in Mitochondrien und Photophosphorylierung in Chloroplasten statt. Dies ist der Unterschied zwischen oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung.
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