Peamine erinevus – tsükliline ja mittetsükliline fotofosforüülimine
Fotofosforüülimine ehk fotosünteetiline fosforüülimine on protsess, mille käigus ATP tekib fotosünteesi valgusest sõltuvate reaktsioonide käigus. ADP-le lisatakse ATP moodustamiseks fosfaatrühm, kasutades fotosünteesi tsükliliste ja mittetsükliliste elektronide transpordiahelate käigus tekkivat prootoni liikumapanevat jõudu. Protsesside käivitamiseks annab energiat päikesevalgus ja ATP süntees toimub ATPaasi kompleksidel, mis asuvad kloroplastide tülakoidmembraanides. ATP süntees anoksügeense fotosünteesi tsüklilise elektronide voo ajal on tuntud kui tsükliline fotofosforüülimine. ATP tootmist hapnikulise fotosünteesi mittetsüklilise elektronvoo ajal nimetatakse mittetsükliliseks fotofosforüülimiseks. See on peamine erinevus tsüklilise ja mittetsüklilise fotofosforüülimise vahel.
Mis on tsükliline fotofosforüülimine?
Tsükliline fosforüülimine on protsess, mis toodab ADP-st ATP-d valgussõltuva tsüklilise elektronide transpordiahela fotosünteesi käigus. Sellesse protsessi on kaasatud fotosüsteem I. Kui PS I klorofüllid neelavad valgusenergiat, vabanevad reaktsioonikeskusest P700 kõrge energiaga elektronid. Need elektronid võtab vastu primaarne elektronaktseptor ja seejärel liiguvad nad läbi mitme elektronaktseptori, nagu ferredoksiin (Fd), plastokinoon (PQ), tsütokroomi kompleks ja plastotsüaniin (PC). Lõpuks naasevad need elektronid pärast tsüklilist liikumist tagasi P700-sse. Kui elektronid liiguvad allamäge läbi elektronkandjate, vabastavad nad potentsiaalset energiat. Seda energiat kasutatakse ATP süntaasi ensüümi abil ADP-st ATP tootmiseks. Seetõttu nimetatakse seda protsessi tsükliliseks fotofosforüülimiseks.
PS II ei osale tsüklilises fotofosforüülimises. Seega vesi selles protsessis ei osale; selle tulemusena ei tekita tsükliline fotofosforüülimine kõrvalproduktina molekulaarset hapnikku. Kuna elektronid naasevad PS I-sse, ei teki tsüklilise fotofosforüülimise ajal redutseerivat võimsust (ei NADPH).
Joonis 01: Tsükliline fotofosforüülimine
Mis on mittetsükliline fotofosforüülimine?
Mittetsükliline fotofosforüülimine on ATP sünteesi protsess, mis kasutab valgusenergiat fotosünteesi mittetsüklilise elektronide transpordiahela kaudu. Sellesse protsessi on kaasatud kahte tüüpi fotosüsteeme, mida nimetatakse PS I ja PS II. Mittetsüklilise fotofosforüülimise algatab PS II. See neelab valgusenergiat ja vabastab suure energiaga elektrone. Veemolekulid jagunevad PS II lähedal, vabastades neeldunud energia tõttu prootoneid (H+ ioone) ja molekulaarset hapnikku. Kõrge energiaga elektronid võtab vastu primaarne elektronaktseptor ja need läbivad plastokinooni (PQ), tsütokroomkompleksi ja plastotsüaniini (PC). Seejärel võtab PS I need elektronid endasse. PS I vastuvõetud elektronid lastakse uuesti läbi elektroniaktseptorite ja jõuavad punktini NADP+ Need elektronid ühinevad H+ja NADP+, et moodustada NADPH ja lõpetada elektronide transpordiahel. Elektronide transpordiahela käigus kasutatakse vabanenud energiat ADP-st ATP tootmiseks. Kuna elektrone ei tagastata PS II-sse, nimetatakse seda protsessi mittetsükliliseks fotofosforüülimiseks.
Võrreldes tsüklilise fotofosforüülimisega on mittetsükliline fotofosforüülimine tavaline ja seda täheldatakse laialdaselt kõikides rohelistes taimedes, vetikates ja tsüanobakterites. See on elusorganismide viiruslik protsess, kuna see on ainus protsess, mis vabastab keskkonda molekulaarset hapnikku.
Joonis 02: Mittetsükliline fotofosforüülimine
Mis vahe on tsüklilisel ja mittetsüklilisel fotofosforüülimisel?
Tsükliline vs mittetsükliline fotofosforüülimine |
|
| Tsükliline fotofosforüülimine viitab protsessile, mis toodab valgusest sõltuva fotosünteesi tsüklilise elektronide transpordiahela käigus ATP-d. | Mittetsükliline fotofosforüülimine viitab protsessile, mis toodab fotosünteesi valgusreaktsioonides mittetsüklilisest elektronide transpordiahelast ATP-d. |
| Photosystem | |
| Ainult üks fotosüsteem (PS I) osaleb tsüklilises fotofosforüülimises. | Photosystem I ja II osalevad mittetsüklilises fotofosforüülimises. |
| Elektronide transpordiahela olemus | |
| Elektronid liiguvad tsüklilises elektronide transpordiahelas ja naasevad PS I | Elektronid liiguvad mittetsüklilistes ahelates. |
| Tooted | |
| Selles protsessis toodetakse ainult ATP-d. | ATP, O2 ja NADPH. |
| Vesi | |
| Selle protsessi käigus vett ei jagata. | Vesi lõheneb või fotolüüsib. |
| Hapniku põlvkond | |
| Tsüklilise fotofosforüülimise käigus hapnikku ei teki | Molekulaarne hapnik tekib mittetsüklilisel fotofosforüülimisel. |
| Esimene elektronidoonor | |
| Esimene elektronidoonor on PS I. | Vesi on esimene elektronide doonor. |
| Esimene elektroniaktseptor | |
| Lõplik elektroniaktseptor on PS I. | Lõplik elektroniaktseptor on NADP+ |
| Organismid | |
| Teatud bakterid näitavad tsüklilist fotofosforüülimist. | Mittetsükliline fotofosforüülimine on levinud rohelistes taimedes, vetikates ja tsüanobakterites. |
Kokkuvõte – tsükliline vs mittetsükliline fotofosforüülimine
ATP toodetakse fotosünteesi käigus neeldunud valgusenergiast. Seda protsessi nimetatakse fotofosforüülimiseks. Fotofosforüülimine võib toimuda kahe raja kaudu, mida nimetatakse tsükliliseks ja mittetsükliliseks fotofosforüülimiseks. Tsüklilise fotofosforüülimise käigus liiguvad suure energiaga elektronid tsükliliste liikumistega läbi elektroniaktseptorite ja vabastavad energiat ATP tootmiseks. Mittetsüklilise fotofosforüülimise ajal voolavad suure energiaga elektronid läbi elektroniaktseptorite Z-kujuliste mittetsükliliste liikumistega. Vabanenud elektronid ei naase mittetsüklilise fotofosforüülimise käigus samadesse fotosüsteemidesse. Kuid mõlemas protsessis toodetakse ATP-d samal viisil, kasutades elektronide transpordiahelast vabanevat potentsiaalset energiat. Mittetsükliline fotofosforüülimine tekitab ATP, O2 ja NADPH, samas kui tsükliline fotofosforüülimine toodab ainult ATP-d. Mõlemad fotosüsteemid osalevad mittetsüklilises fotofosforüülimises, samas kui ainult üks fotosüsteem (PS I) osaleb tsüklilises fotofosforüülimises. See on erinevus tsüklilise ja mittetsüklilise fotofosforüülimise vahel.
