Peamine erinevus – oksüdatiivne fosforüülimine vs fotofosforüülimine
Adenosiintrifosfaat (ATP) on elusorganismide ellujäämise ja funktsioneerimise oluline tegur. ATP-d tuntakse elu universaalse energiavaluutana. ATP tootmine elussüsteemis toimub mitmel viisil. Oksüdatiivne fosforüülimine ja fotofosforüülimine on kaks peamist mehhanismi, mis toodavad elussüsteemis suurema osa raku ATP-st. Oksüdatiivne fosforüülimine kasutab ATP sünteesi ajal molekulaarset hapnikku ja see toimub mitokondrite membraanide lähedal, samas kui fotofosforüülimine kasutab ATP tootmiseks energiaallikana päikesevalgust ja see toimub kloroplasti tülakoidmembraanis. Peamine erinevus oksüdatiivse fosforüülimise ja fotofosforüülimise vahel on see, et ATP tootmist juhib elektronide ülekanne hapnikuks oksüdatiivse fosforüülimise käigus, päikesevalgus aga juhib ATP tootmist fotofosforüülimisel.
Mis on oksüdatiivne fosforüülimine?
Oksüdatiivne fosforüülimine on metaboolne rada, mis toodab ATP-d, kasutades ensüüme hapniku juuresolekul. See on aeroobsete organismide rakulise hingamise viimane etapp. Oksüdatiivsel fosforüülimisel on kaks peamist protsessi; elektronide transpordiahel ja kemosmoos. Elektronide transpordiahelas hõlbustab see redoksreaktsioone, mis hõlmavad paljusid redoks-vaheühendeid, et juhtida elektronide liikumist elektronidoonoritelt elektroni aktseptoritele. Nendest redoksreaktsioonidest saadud energiat kasutatakse kemosmoosis ATP tootmiseks. Eukarüootide kontekstis toimub oksüdatiivne fosforüülimine mitokondrite sisemembraanis erinevates valgukompleksides. Prokarüootide kontekstis esinevad need ensüümid raku membraanidevahelises ruumis.
Oksüdatiivses fosforüülimises osalevad valgud on omavahel seotud. Eukarüootides kasutatakse elektronide transpordiahelas viit peamist valgukompleksi. Oksüdatiivse fosforüülimise viimane elektronaktseptor on hapnik. See võtab vastu elektroni ja taandub, moodustades vett. Seega peaks oksüdatiivse fosforüülimise teel ATP tootmiseks olema hapnik.
Joonis 01: Oksüdatiivne fosforüülimine
Energiat, mis vabaneb elektronide voolu ajal läbi ahela, kasutatakse prootonite transportimiseks läbi mitokondrite sisemembraani. See potentsiaalne energia suunatakse lõplikule valgukompleksile, mis on ATP süntaas ATP tootmiseks. ATP tootmine toimub ATP süntaasi kompleksis. See katalüüsib fosfaatrühma lisamist ADP-le ja hõlbustab ATP moodustumist. ATP tootmist, kasutades elektronide ülekandel vabanevat energiat, nimetatakse kemosoosiks.
Mis on fotofosforüülimine?
Fotosünteesi kontekstis nimetatakse protsessi, mille käigus fosforüülitakse ADP päikesevalguse energiat kasutades ATP-ks, fotofosforüülimiseks. Selles protsessis aktiveerib päikesevalgus erinevad klorofülli molekulid, et luua suure energiaga elektronidoonor, mille võtaks vastu madala energiaga elektronide aktseptor. Seetõttu hõlmab valgusenergia nii suure energiaga elektronidoonori kui ka madala energiaga elektronaktseptori loomist. Loodud energiagradiendi tulemusena liiguvad elektronid doonorilt aktseptorile tsükliliselt ja mittetsükliliselt. Elektronide liikumine toimub läbi elektronide transpordiahela.
Fotofosforüülimise võib liigitada kahte rühma; tsükliline fotofosforüülimine ja mittetsükliline fotofosforüülimine. Tsükliline fotofosforüülimine toimub kloroplasti erilises kohas, mida tuntakse tülakoidmembraanina. Tsükliline fotofosforüülimine ei tooda hapnikku ja NADPH-d. See tsükliline rada käivitab elektronide voolu klorofülli pigmendi kompleksi, mida tuntakse fotosüsteemina I. Fotosüsteemist I võimendatakse suure energiaga elektron. Elektroni ebastabiilsuse tõttu võtab selle vastu madalama energiatasemega elektronaktseptor. Pärast käivitamist liiguvad elektronid ahelas ühelt elektronaktseptorilt teisele, pumbates samal ajal H+ ioone läbi membraani, mis tekitab prootoni liikumapaneva jõu. See prootoni liikumapanev jõud viib energiagradiendi tekkeni, mida kasutatakse ATP tootmisel ADP-st, kasutades protsessi käigus ensüümi ATP süntaasi.
Joonis 02: Fotofosforüülimine
Mittetsüklilises fotofosforüülimises hõlmab see kahte klorofüllipigmendi kompleksi (fotosüsteem I ja fotosüsteem II). See toimub stroomas. Sellel vee fotolüüsi rajal toimub II fotosüsteemis molekul, mis säilitab algselt fotosüsteemis kaks fotolüüsireaktsioonist saadud elektroni. Valgusenergia hõlmab fotosüsteemist II pärineva elektroni ergastamist, mis läbib ahelreaktsiooni ja kandub lõpuks üle II fotosüsteemis olevale tuumamolekulile. Elektron liigub ühelt elektronaktseptorilt teisele energia gradiendis, mille hapnikumolekul lõpuks vastu võtab. Siin toodetakse sellel teel nii hapnikku kui ka NADPH.
Millised on sarnasused oksüdatiivse fosforüülimise ja fotofosforüülimise vahel?
- Mõlemad protsessid on elussüsteemis energiaülekandes olulised.
- Mõlemad on seotud redoks-vaheühendite kasutamisega.
- Mõlema protsessi puhul viib prootoni liikumapaneva jõu tekitamine H+ ioonide ülekandmiseni läbi membraani.
- Mõlema protsessiga loodud energiagradienti kasutatakse ADP-st ATP tootmiseks.
- Mõlemad protsessid kasutavad ATP tootmiseks ATP süntaasi ensüümi.
Mis vahe on oksüdatiivsel fosforüülimisel ja fotofosforüülimisel?
Oksüdatiivne fosforüülimine vs fotofosforüülimine |
|
| Oksüdatiivne fosforüülimine on protsess, mille käigus toodetakse ensüüme ja hapnikku kasutades ATP-d. See on aeroobse hingamise viimane etapp. | Fotofosforüülimine on ATP tootmise protsess, kasutades fotosünteesi ajal päikesevalgust. |
| Energiaallikas | |
| Molekulaarne hapnik ja glükoos on oksüdatiivse fosforüülimise energiaallikad. | Päikesevalgus on fotofosforüülimise energiaallikas. |
| Asukoht | |
| Oksüdatiivne fosforüülimine toimub mitokondrites | Kloroplastides toimub fotofosforüülimine |
| Esinemine | |
| Oksüdatiivne fosforüülimine toimub rakuhingamise ajal. | Fotofosforüülimine toimub fotosünteesi käigus. |
| Final Electron Acceptor | |
| Hapnik on oksüdatiivse fosforüülimise viimane elektronaktseptor. | NADP+ on fotofosforüülimise viimane elektronaktseptor. |
Kokkuvõte – oksüdatiivne fosforüülimine vs fotofosforüülimine
ATP tootmine elussüsteemis toimub mitmel viisil. Oksüdatiivne fosforüülimine ja fotofosforüülimine on kaks peamist mehhanismi, mis toodavad suurema osa raku ATP-st. Eukarüootides toimub oksüdatiivne fosforüülimine mitokondrite sisemembraanis erinevates valgukompleksides. See hõlmab paljusid redoks-vaheühendeid, et juhtida elektronide liikumist elektronidoonoritelt elektroni aktseptoritele. Lõpuks kasutatakse elektronide ülekande käigus vabanenud energiat ATP tootmiseks ATP süntaasi abil. Protsessi, mis fosforüülib ADP päikesevalguse energiat kasutades ATP-ks, nimetatakse fotofosforüülimiseks. See toimub fotosünteesi käigus. Fotofosforüülimine toimub kahel viisil; tsükliline fotofosforüülimine ja mittetsükliline fotofosforüülimine. Mitokondrites toimub oksüdatiivne fosforüülimine ja kloroplastides fotofosforüülimine. See on erinevus oksüdatiivse fosforüülimise ja fotofosforüülimise vahel.
Laadige PDF alla PDF Oksüdatiivne fosforüülimine vs fotofosforüülimine
Saate alla laadida selle artikli PDF-versiooni ja kasutada seda võrguühenduseta kasutamiseks vastav alt tsitaadi märkusele. Palun laadige PDF-versioon alla siit. Erinevus oksüdatiivse fotofosforüülimise ja fotofosforüülimise vahel
