Fotofosforylering is de omzetting van adenosinedifosfaat in adenosinetrifosfaat met behulp van lichtenergie door middel van fotosynthese. Het is het mechanisme waardoor energieverrijkte adenosinetrifosfaatmoleculen worden geproduceerd in aanwezigheid van licht door de fosfaatgroep over te brengen naar het adenosinedifosfaatmolecuul.
Omdat fosforylering plaatsvindt in het zichtbare gebied van het licht, wordt dit fotofosforylering genoemd. Er zijn twee vormen van fotofosforylering: cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering.
Cyclische fotofosforylering versus niet-cyclische fotofosforylering
Het verschil tussen cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering is dat cyclische fotofosforylering zich ontwikkelt door anoxygene fotosynthese, terwijl niet-cyclische fotofosforylering plaatsvindt tijdens oxygenische fotosynthese.
Cyclische fotofosforylering is een fenomeen dat zich ontwikkelt in de cyclische beweging van elektronen om adenosinetrifosfaatmoleculen te genereren. Plantencellen maken tijdens dit proces adenosinedifosfaat tot adenosinetrifosfaat om onmiddellijke energie voor de cellen te verkrijgen. Cyclische fotofosforylering is een mechanisme dat plaatsvindt in het thylakoïde membraan en gebruik maakt van Chlorofyl P700 en Photosystem I.
Niet-cyclische fotofosforylering is een mechanisme dat leidt tot de niet-cyclische overdracht van elektronen om adenosinetrifosfaatmoleculen te produceren met behulp van de kracht van de foto-gegenereerde elektronen gegeven door Photosystem II. Omdat de elektronen die worden uitgezonden via P680 van Fotosysteem II worden genomen met P700 van Fotosysteem I en daarom niet terugkeren naar P680, staat dit mechanisme bekend als niet-cyclische fotofosforylering.
Vergelijkingstabel tussen cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering
| Parameters van vergelijking: | Cyclische fotofosforylering | Niet-cyclische fotofosforylering |
| Aanwezigheid | Dit komt het meest voor bij fotosynthetische bacteriën. | Het wordt meestal gevonden in hogere planten, algen en cyanobacteriën. |
| Elektronenstroompatroon | Elektronen stromen op een cyclische of circulaire manier. | Elektronen stromen op een uniforme manier in een zigzagpatroon. |
| vrijkomen van zuurstof | Tijdens cyclische fotofosforylering wordt geen zuurstof geproduceerd. | Niet-cyclische fotofosforylering produceert moleculaire zuurstof. |
| Betrokkenheid van fotosysteem | Alleen fotosysteem-I is erbij betrokken. | Het bestaat uit fotosystemen I en II. |
| Opwekking van energie | In deze procedure wordt alleen adenosinetrifosfaat gegenereerd. | Dit proces genereert adenosinetrifosfaat en NADPH. |
Wat is cyclische fotofosforylering?
Cyclische fotofosforylering is het mechanisme waarmee organismen (zoals prokaryoten) eenvoudig adenosinedifosfaat omzetten in adenosinetrifosfaat voor snelle energie. Deze vorm van fotofosforylering wordt meestal gevonden in het thylakoïde membraan. Bij cyclisch elektronentransport vindt het elektron zijn oorsprong in een pigmentverbinding die fotosysteem I wordt genoemd.
Het gaat dan van de hoofdacceptor naar ferredoxine en vervolgens naar cytochroom b6f. Cytochroom b6f is vergelijkbaar met mitochondriaal cytochroom b6f. Daarna reist het elektron door plastocyanine totdat het terugkeert naar chlorofyl.
Door de hele elektronenacceptorketen wordt een proton-aandrijvende kracht gecreëerd, die H+-ionen uit de cel pompt en een drukgradiënt creëert die kan worden gebruikt om adenosinetrifosfaatsynthase te activeren tijdens chemiosmosis. Dit hele proces wordt cyclische fotofosforylering genoemd. Het genereert geen O2
Zelfs tijdens de cyclische fotofosforyleringsreactie worden elektronen van de acceptor terug naar P700 getransporteerd en reizen daarom niet naar NADP. Dientengevolge, wanneer de stroom van elektronen naar de P700 afdaalt, worden adenosinetrifosfaatmoleculen geproduceerd.
Bacteriële fotosynthese maakt gebruik van een enkel fotosysteem, dat zich bezighoudt met cyclische fotofosforylering. Het heeft de voorkeur in anaërobe omstandigheden, evenals hoge instralings- en CO2-compensatiepunten. Cyclische fotofosforylering is altijd nodig omdat het adenosinetrifosfaat tegen lage kosten produceert. Bij cyclische fotofosforylering is alleen fotosysteem-I betrokken.
Wat is niet-cyclische fotofosforylering?
Niet-cyclische fotofosforylering is een proces in twee stappen waarbij twee verschillende chlorofylfotonen betrokken zijn. Niet-cyclische fotofosforylering vindt plaats in het thylakoïde membraan als een lichte reactie. Hoge lichtintensiteit bevordert niet-cyclische fotofosforylering.
Niet-cyclische fotofosforylering komt veel voor in alle vegetatie, algen en cyanobacteriën. PS-II absorbeert fotonen van de lichtbron en geeft ze door aan RC-chlorofyl.
De elektronen die door de P700 worden geproduceerd, worden geabsorbeerd door de hoofdacceptor en vervolgens via de niet-cyclische fotofosforyleringsroute naar de NADP overgebracht. De elektronen interageren met beide protonen H+ die worden gegenereerd wanneer de waterdeeltjes breken om NADP te verminderen tot NADPH.
De energie in deze soort geeft niet de hele cyclus door en keert niet terug naar het chlorofyl zoals het wordt gebruikt bij de eliminatie van NADP+. Dit is de enige manier waarop elektronen van een watermolecuul naar NADPH worden overgebracht. Als gevolg hiervan staat het bekend als niet-cyclische fotofosforylering.
Het is ook vaak bekend als de Z-regeling. Een elektron van chlorofyl reist naar buiten via een elektronenoverdrachtsysteem en minimaliseert bijgevolg NADP+ om een dergelijke eenheid van NADPH te creëren. Glyceraat 3-fosfaat is de fundamentele bouwsteen waaruit planten een breed scala aan verbindingen kunnen produceren. Niet-cyclische fotosynthetische ademhaling produceert moleculaire zuurstof in de bijdrage van energiemoleculen.
Belangrijkste verschillen tussen cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering
Gevolgtrekking
Cyclische fotofosforylering is een mechanisme waarbij een door het gestimuleerde fotocentrum uitgezonden elektron wordt hersteld via een opeenvolging van elektronentransportketens. Wanneer elektronen via Ferredoxine naar PQ en naar het cytochroomsysteem reizen, wordt ATP gegenereerd.
Het normale mechanisme waarbij het elektron dat vrijkomt door het gestimuleerde fotocentrum niet terugkeert, is echter niet-cyclische fosforylering. Het wordt uitgevoerd in combinatie met zowel fotosystemen I als II.
Als resultaat kunnen we nu afleiden dat cyclische en niet-cyclische fotofosforylering lichtafhankelijke fotosyntheseprocessen zijn die fosforyleren om adenosinetrifosfaat te creëren. De fotosynthetische cellen die vervolgens het adenosinetrifosfaat gebruiken, voeren verschillende acties uit die helpen bij hun bestaan en vooruitgang.
