تفاوت کلیدی – فتوفسفوریلاسیون چرخه ای در مقابل غیرحلقه ای
فتوفسفوریلاسیون یا فسفوریلاسیون فتوسنتزی فرآیندی است که در آن ATP طی واکنش های وابسته به نور فتوسنتز تولید می شود. یک گروه فسفات به ADP اضافه می شود تا ATP را تشکیل دهد، با استفاده از نیروی محرکه پروتون تولید شده در طول زنجیره انتقال الکترون چرخه ای و غیر حلقوی فتوسنتز. انرژی توسط نور خورشید برای شروع فرآیندها تامین می شود و سنتز ATP روی کمپلکس های ATPase واقع در غشای تیلاکوئید کلروپلاست ها اتفاق می افتد. سنتز ATP در طول جریان الکترون حلقوی فتوسنتز بدون اکسیژن به عنوان فتوفسفوریلاسیون حلقوی شناخته می شود.تولید ATP در طول جریان الکترون غیر حلقوی فتوسنتز اکسیژنی به عنوان فوتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی شناخته می شود. این تفاوت کلیدی بین فتوفسفوریلاسیون حلقوی و غیر حلقوی است.
فتوفسفوریلاسیون چرخه ای چیست؟
فسفوریلاسیون چرخه ای فرآیندی است که ATP را از ADP در طول زنجیره انتقال الکترون حلقوی وابسته به نور فتوسنتز تولید می کند. فتوسیستم I در این فرآیند دخیل است. هنگامی که کلروفیل های PS I انرژی نوری را جذب می کنند، الکترون های پر انرژی از مرکز واکنش P700 آزاد می شوند. این الکترون ها توسط یک گیرنده الکترون اولیه پذیرفته می شوند و سپس از طریق چندین گیرنده الکترون مانند فرودوکسین (Fd)، پلاستوکینون (PQ)، کمپلکس سیتوکروم و پلاستوسیانین (PC) حرکت می کنند. در نهایت، این الکترون ها پس از عبور از یک حرکت چرخه ای به P700 باز می گردند. هنگامی که الکترون ها از طریق حامل های الکترون به سمت پایین حرکت می کنند، انرژی پتانسیل آزاد می کنند. این انرژی برای تولید ATP از ADP توسط آنزیم سنتاز ATP استفاده می شود.از این رو، این فرآیند به عنوان فتوفسفوریلاسیون حلقوی شناخته می شود.
PS II در فتوفسفوریلاسیون حلقوی دخیل نیست. از این رو، آب در این فرآیند دخالتی ندارد. در نتیجه، فتوفسفوریلاسیون حلقوی، اکسیژن مولکولی را به عنوان یک محصول جانبی تولید نمی کند. از آنجایی که الکترونها به PS I برمی‌گردند، در طول فتوفسفوریلاسیون چرخه‌ای، هیچ قدرت کاهشی (بدون NADPH) تولید نمی‌شود.
شکل 01: فتوفسفوریلاسیون چرخه ای
فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی چیست؟
فتوفسفوریلاسیون غیرحلقه ای فرآیند سنتز ATP با استفاده از انرژی نور توسط زنجیره انتقال الکترون غیرحلقه ای فتوسنتز است. دو نوع فتوسیستم به نام‌های PS I و PS II در این فرآیند دخیل هستند. فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی توسط PS II آغاز می شود.انرژی نور را جذب می کند و الکترون های پر انرژی آزاد می کند. مولکول های آب در نزدیکی PS II با آزاد کردن پروتون (یون H+) و اکسیژن مولکولی به دلیل انرژی جذب شده، شکافته می شوند. الکترون های پر انرژی توسط یک گیرنده الکترون اولیه پذیرفته می شوند و از پلاستوکینون (PQ)، کمپلکس سیتوکروم و پلاستوسیانین (PC) عبور می کنند. سپس آن الکترونها توسط PS I گرفته می‌شوند. الکترون‌های پذیرفته‌شده توسط PS I دوباره از گیرنده‌های الکترون عبور می‌کنند و به NADP می‌رسند+ این الکترونها با H+ ترکیب می شوندو NADP+ برای تشکیل NADPH و پایان دادن به زنجیره انتقال الکترون. در طول زنجیره انتقال الکترون، انرژی آزاد شده برای تولید ATP از ADP استفاده می شود. از آنجایی که الکترونها به PS II بازگردانده نمی‌شوند، این فرآیند به عنوان فوتوفسفوریلاسیون غیرحلقه‌ای شناخته می‌شود.
در مقایسه با فتوفسفوریلاسیون حلقوی، فتوفسفریلاسیون غیرحلقه ای رایج است و به طور گسترده در تمام گیاهان سبز، جلبک ها و سیانوباکتری ها مشاهده می شود. این یک فرآیند ویروسی برای موجودات زنده است زیرا این تنها فرآیندی است که اکسیژن مولکولی را به محیط آزاد می کند.
شکل 02: فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی
تفاوت بین فتوفسفوریلاسیون حلقوی و غیرحلقه ای چیست؟
فوتوفسفوریلاسیون حلقوی در مقابل غیر حلقوی |
|
| فتوفسفوریلاسیون چرخه ای به فرآیندی اطلاق می شود که در طول زنجیره انتقال چرخه ای الکترون فتوسنتز وابسته به نور، ATP تولید می کند. | فتوفسفوریلاسیون غیرحلقه ای به فرآیندی اشاره دارد که ATP را از زنجیره انتقال الکترون غیرحلقه ای در واکنش های نوری فتوسنتز تولید می کند. |
| فتوسیستم | |
| فقط یک فتوسیستم (PS I) در فتوفسفوریلاسیون حلقوی دخیل است. | فتوسیستم I و II در فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی دخیل هستند. |
| ماهیت زنجیره انتقال الکترون | |
| الکترونها در یک زنجیره انتقال الکترون چرخه ای حرکت می کنند و به PS I برمی گردند | الکترون ها در زنجیره های غیر چرخه ای حرکت می کنند. |
| محصولات | |
| فقط ATP در این فرآیند تولید می شود. | ATP، O2، و NADPH در این فرآیند تولید می شوند. |
| آب | |
| آب در طول این فرآیند تقسیم نمی شود. | آب شکافته یا فوتولیز می شود. |
| تولید اکسیژن | |
| اکسیژن در طول فتوفسفوریلاسیون حلقوی تولید نمی شود | اکسیژن مولکولی در فسفوریلاسیون غیر حلقوی تولید می شود. |
| اولین اهداکننده الکترون | |
| اولین دهنده الکترون PS I است. | آب اولین دهنده الکترون است. |
| اولین گیرنده الکترون | |
| پذیرنده الکترون نهایی PS I است. | پذیرنده الکترون نهایی NADP+ است |
| جانداران | |
| فتوفسفوریلاسیون چرخه ای توسط باکتری های خاصی نشان داده می شود. | فتوفسفوریلاسیون غیرحلقه‌ای در گیاهان سبز، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها رایج است. |
خلاصه - فتوفسفوریلاسیون چرخه ای در مقابل غیر حلقوی
ATP توسط انرژی نوری جذب شده در طول فتوسنتز تولید می شود. این فرآیند به عنوان فوتوفسفوریلاسیون شناخته می شود. فتوفسفوریلاسیون می تواند از طریق دو مسیر معروف به فتوفسفوریلاسیون حلقوی و غیرحلقه ای اتفاق بیفتد. در طول فتوفسفوریلاسیون حلقوی، الکترون‌های پر انرژی از طریق گیرنده‌های الکترون در حرکات چرخه‌ای حرکت می‌کنند و انرژی را برای تولید ATP آزاد می‌کنند. در طول فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی، الکترون های پر انرژی از طریق گیرنده های الکترون در حرکات غیر حلقوی Z شکل جریان می یابند. الکترون های آزاد شده در فوتوفسفوریلاسیون غیرحلقه ای به فتوسیستم های مشابه باز نمی گردند. با این حال، در هر دو فرآیند، ATP با استفاده از انرژی پتانسیل آزاد شده توسط زنجیره انتقال الکترون به همان شیوه تولید می شود. فتوفسفوریلاسیون غیرحلقه ای ATP، O2 و NADPH تولید می کند در حالی که فتوفسفوریلاسیون حلقوی فقط ATP تولید می کند. هر دو فتوسیستم در فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی دخیل هستند در حالی که فقط یک فتوسیستم (PS I) در فتوفسفوریلاسیون حلقوی دخیل است. این تفاوت بین فتوفسفوریلاسیون حلقوی و غیرحلقه ای است.
