הבדל מפתח - פוטופוספורילציה מחזורית לעומת לא-מחזורית
פוטו-זרחון או זרחון פוטוסינתטי הוא תהליך שבו ATP מיוצר במהלך התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. קבוצת פוספט מתווספת ל-ADP כדי ליצור ATP, תוך ניצול כוח המניע של הפרוטונים שנוצר במהלך שרשראות הובלת האלקטרונים המחזוריות והלא-מחזוריות של הפוטוסינתזה. האנרגיה מסופקת על ידי אור השמש כדי להתחיל את התהליכים וסינתזת ATP מתרחשת על קומפלקסים של ATPase הממוקמים בממברנות התילקואידיות של הכלורופלסטים. סינתזת ATP במהלך זרימת אלקטרונים מחזורית של פוטוסינתזה אנאוקסגנינית ידועה בשם פוטו-פוספורילציה מחזורית.ייצור ATP במהלך זרימת אלקטרונים לא-מחזורית של פוטוסינתזה חמצנית ידוע בשם פוטו-פוספורילציה לא-מחזורית. זהו ההבדל העיקרי בין פוטו-פוספורילציה מחזורית ולא-מחזורית.
מהו פוטופוספורילציה מחזורית?
זרחון מחזורי הוא תהליך המייצר ATP מ-ADP במהלך שרשרת הולכת האלקטרונים המחזורית התלויה באור של הפוטוסינתזה. Photosystem I מעורב בתהליך הזה. כאשר כלורופילים של PS I סופגים אנרגיית אור, אלקטרונים באנרגיה גבוהה משתחררים ממרכז התגובה P700. אלקטרונים אלה מתקבלים על ידי מקבל אלקטרונים ראשוני ואז עוברים דרך מספר קולטי אלקטרונים כגון ferredoxin (Fd), פלסטוקינון (PQ), קומפלקס ציטוכרום ופלסטוציאנין (PC). לבסוף, האלקטרונים הללו חוזרים ל-P700 לאחר שעברו תנועה מחזורית. כאשר אלקטרונים נעים במורד דרך נושאי אלקטרונים, הם משחררים אנרגיה פוטנציאלית. אנרגיה זו משמשת לייצור ATP מ-ADP על ידי אנזים ATP synthase.לפיכך, תהליך זה ידוע בשם פוטו-פוספורילציה מחזורית.
PS II אינו מעורב בפוטופוספורילציה מחזורית. לפיכך, מים אינם מעורבים בתהליך זה; כתוצאה מכך, פוטו-פוספורילציה מחזורית אינה מייצרת חמצן מולקולרי כתוצר לוואי. מכיוון שהאלקטרונים חוזרים ל-PS I, לא נוצר כוח מפחית (ללא NADPH) במהלך הפוטו-פוספורילציה המחזורית.
איור 01: פוטו-פוספורילציה מחזורית
מהו פוטופוספורילציה לא מחזורית?
פוטו-זרחון לא-מחזורי הוא תהליך של סינתזת ATP תוך שימוש באנרגיית אור על-ידי שרשרת הולכת אלקטרונים לא-מחזורית של פוטוסינתזה. שני סוגים של מערכות צילום מעורבים בתהליך זה בשם PS I ו- PS II. פוטופוספורילציה לא מחזורית מתחילה על ידי PS II.הוא סופג אנרגיית אור ומשחרר אלקטרונים באנרגיה גבוהה. מולקולות מים מתפצלות ליד ה-PS II על ידי שחרור פרוטונים (יוני H+) וחמצן מולקולרי עקב האנרגיה הנספגת. אלקטרונים באנרגיה גבוהה מתקבלים על ידי מקבל אלקטרונים ראשוני ועוברים דרך פלסטוקינון (PQ), קומפלקס ציטוכרום ופלסטוציאנין (PC). אחר כך האלקטרונים האלה נקלטים על ידי ה-PS I. האלקטרונים המקובלים על ידי PS I מועברים שוב דרך מקבלי אלקטרונים ומגיעים ל-NADP+ אלקטרונים אלה מתחברים עם H+ו-NADP+ כדי ליצור NADPH ולסיים את שרשרת העברת האלקטרונים. במהלך שרשרת העברת האלקטרונים, האנרגיה המשתחררת משמשת לייצור ATP מ-ADP. מכיוון שהאלקטרונים אינם מוחזרים ל-PS II, תהליך זה ידוע בשם פוטו-פוספורילציה לא-מחזורית.
בהשוואה לפוטו-זרחון מחזורי, פוטו-זרחון לא-מחזורי נפוץ ונצפה באופן נרחב בכל הצמחים הירוקים, האצות והציאנובקטריות. זהו תהליך ויראלי עבור אורגניזמים חיים שכן זהו התהליך היחיד המשחרר חמצן מולקולרי לסביבה.
איור 02: פוטו-פוספורילציה לא-מחזורית
מה ההבדל בין פוטו-פוספורילציה מחזורית ולא-מחזורית?
פוטופוספורילציה מחזורית לעומת לא-מחזורית |
|
| פוטופוספורילציה מחזורית מתייחסת לתהליך שמייצר ATP במהלך שרשרת הובלת האלקטרונים המחזורית של פוטוסינתזה תלוית אור. | פוטופוספורילציה לא-מחזורית מתייחסת לתהליך שמייצר ATP משרשרת הובלה לא-מחזורית של אלקטרונים בתגובות קלות של פוטוסינתזה. |
| Photosystem | |
| רק מערכת צילום אחת (PS I) מעורבת בפוטופוספורילציה מחזורית. | מערכת התמונות I ו-II מעורבות בפוטופוספורילציה לא-מחזורית. |
| טבעה של שרשרת העברת האלקטרונים | |
| אלקטרונים נעים בשרשרת הובלה מחזורית של אלקטרונים וחוזרים ל-PS I | אלקטרונים נעים בשרשראות לא מחזוריות. |
| Products | |
| רק ATP מופק בתהליך זה. | ATP, O2, ו-NADPH מיוצרים בתהליך זה. |
| מים | |
| המים אינם מפוצלים במהלך תהליך זה. | מים מתפצלים או פוטוליזה. |
| Generation of Oxygen | |
| חמצן אינו נוצר במהלך פוטו-פוספורילציה מחזורית | חמצן מולקולרי נוצר בפוטופוספורילציה לא מחזורית. |
| תורם אלקטרונים ראשון | |
| תורם האלקטרונים הראשון הוא PS I. | מים הם תורם האלקטרונים הראשון. |
| מקבל אלקטרון ראשון | |
| מקבל האלקטרונים הסופי הוא PS I. | מקבל האלקטרונים הסופי הוא NADP+ |
| אורגניזמים | |
| פוטופוספורילציה מחזורית מוצגת על ידי חיידקים מסוימים. | פוטו-זרחון לא מחזורי נפוץ בצמחים ירוקים, באצות ובקטריות ציאנו. |
סיכום – פוטופוספורילציה מחזורית לעומת לא-מחזורית
ATP מופק על ידי אנרגיית האור הנספגת במהלך הפוטוסינתזה. תהליך זה ידוע בשם פוטופוספורילציה. פוטו-פוספורילציה יכולה להתרחש באמצעות שני מסלולים הידועים כפוטפוספורילציה מחזורית ולא-מחזורית. במהלך פוטו-פוספורילציה מחזורית, אלקטרונים באנרגיה גבוהה עוברים דרך מקבלי אלקטרונים בתנועות מחזוריות ומשחררים אנרגיה לייצור ATP. במהלך פוטו-פוספורילציה לא-מחזורית, אלקטרונים באנרגיה גבוהה זורמים דרך מקבלי אלקטרונים בתנועות לא-מחזוריות בצורת Z. אלקטרונים משוחררים אינם חוזרים לאותן מערכות פוטו בפוטו-פוספורילציה לא-מחזורית. עם זאת, בשני התהליכים, ATP מיוצר באותו אופן תוך שימוש באנרגיה הפוטנציאלית המשתחררת משרשרת הובלת האלקטרונים. פוטו-פוספורילציה לא-מחזורית מייצרת ATP, O2 ו-NADPH בעוד שפוטפוספורילציה מחזורית מייצרת רק ATP. שתי מערכות הפוטו מעורבות בפוטו-זרחון לא מחזורי בעוד שרק מערכת צילום אחת (PS I) מעורבת בפוטו-פוספורילציה מחזורית. זה ההבדל בין פוטו-פוספורילציה מחזורית ולא-מחזורית.
