הבדל מפתח – זרחון חמצוני לעומת פוטופוספורילציה
Adenosine Tri-Phosphate (ATP) הוא גורם חשוב להישרדותם ולתפקודם של אורגניזמים חיים. ATP ידוע כמטבע האנרגיה האוניברסלי של החיים. ייצור ATP בתוך המערכת החיה מתרחש בדרכים רבות. זרחון חמצוני ופוטו-פוספורילציה הם שני מנגנונים עיקריים המייצרים את רוב ה-ATP הסלולרי בתוך מערכת חיה. זרחון חמצוני מנצל חמצן מולקולרי במהלך סינתזה של ATP, והוא מתרחש ליד ממברנות המיטוכונדריה ואילו פוטו-פוספורילציה מנצלת את אור השמש כמקור האנרגיה לייצור ATP, והיא מתרחשת בקרום התילקואיד של הכלורופלסט.ההבדל העיקרי בין זרחון חמצוני לפוטו-פוספורילציה הוא שייצור ATP מונע על ידי העברת אלקטרונים לחמצן בזרחון חמצוני בעוד שאור השמש מניע את ייצור ATP בפוטו-זרחון.
מהו זרחון חמצוני?
זרחון חמצוני הוא המסלול המטבולי המייצר ATP באמצעות אנזימים עם נוכחות חמצן. זהו השלב האחרון של הנשימה התאית של אורגניזמים אירוביים. ישנם שני תהליכים עיקריים של זרחון חמצוני; שרשרת הובלה של אלקטרונים וכימיוזמוזה. בשרשרת הובלה של אלקטרונים, זה מקל על תגובות חיזור הכרוכות בתוצרי ביניים חיזור רבים כדי להניע את תנועת האלקטרונים מתורמי אלקטרונים למקבלי אלקטרונים. האנרגיה המופקת מתגובות חיזור אלו משמשת לייצור ATP בכמיוזמוזה. בהקשר של אוקריוטים, זרחון חמצוני מתבצע במתחמי חלבון שונים בתוך הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה.בהקשר של פרוקריוטים, אנזימים אלו נמצאים בחלל הבין-ממברני של התא.
החלבונים המעורבים בזרחן חמצוני מקושרים זה לזה. באוקריוטים, חמישה מתחמי חלבון עיקריים מנוצלים במהלך שרשרת הובלת אלקטרונים. מקבל האלקטרונים הסופי של הזרחון החמצוני הוא חמצן. הוא מקבל אלקטרון ומצמצם ליצירת מים. לפיכך, חמצן צריך להיות נוכח כדי לייצר ATP על ידי זרחון חמצוני.
איור 01: זרחון חמצוני
האנרגיה המשתחררת במהלך זרימת האלקטרונים דרך השרשרת מנוצלת בהובלת פרוטונים על פני הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. אנרגיה פוטנציאלית זו מופנית לקומפלקס החלבון הסופי שהוא ATP synthase לייצור ATP.ייצור ATP מתרחש בקומפלקס ה-ATP synthase. זה מזרז תוספת של קבוצת פוספט ל-ADP ומקל על היווצרות ATP. ייצור ATP באמצעות האנרגיה המשתחררת במהלך העברת האלקטרונים ידוע ככימיוזמוזה.
מהו פוטופוספורילציה?
בהקשר של פוטוסינתזה, התהליך המזרחן ADP ל-ATP באמצעות אנרגיית אור השמש מכונה פוטו-פוספורילציה. בתהליך זה, אור השמש מפעיל מולקולות כלורופיל שונות כדי ליצור תורם אלקטרונים בעל אנרגיה גבוהה שיתקבל על ידי מקבל אלקטרונים באנרגיה נמוכה. לכן, אנרגיית האור כרוכה ביצירה של תורם אלקטרונים באנרגיה גבוהה וגם של מקבל אלקטרונים באנרגיה נמוכה. כתוצאה משיפוע אנרגיה שנוצר, האלקטרונים יעברו מתורם למקבל בצורה מחזורית ולא מחזורית. תנועת האלקטרונים מתרחשת דרך שרשרת הובלת האלקטרונים.
פוטו-פוספורילציה יכולה להיות מסווגת לשתי קבוצות; פוטו-פוספורילציה מחזורית ופוטו-פוספורילציה לא-מחזורית.פוטו-פוספורילציה מחזורית מתרחשת במקום מיוחד של הכלורופלסט המכונה קרום התילקואיד. פוטו-פוספורילציה מחזורית אינה מייצרת חמצן ו-NADPH. מסלול מחזורי זה מתחיל את זרימת האלקטרונים אל קומפלקס פיגמנט כלורופיל המכונה photosystem I. ממערכת הפוטו I מוגבר האלקטרון באנרגיה גבוהה. בגלל חוסר היציבות של האלקטרון, הוא יתקבל על ידי קולט אלקטרוני שנמצא ברמות אנרגיה נמוכות יותר. לאחר ההתחלה, האלקטרונים יעברו ממקבל אלקטרונים אחד למשנהו בשרשרת תוך שאיבת יוני H+ על פני הממברנה שמייצר כוח מניע פרוטונים. כוח מניע פרוטונים זה מוביל לפיתוח שיפוע אנרגיה אשר מנוצל בייצור ATP מ-ADP באמצעות האנזים ATP synthase במהלך התהליך.
איור 02: פוטופוספורילציה
בפוטו-פוספורילציה לא-מחזורית, היא כוללת שני קומפלקסים של פיגמנטים כלורופיל (פוטוסיסטם I ופוטוסיסטם II). זה מתרחש בסטרומה. במסלול זה של פוטוליזה של מים, מולקולה מתרחשת במערכת הצילום II השומרת בתחילה שני אלקטרונים שנגזרו מתגובת הפוטוליזה בתוך מערכת הפוטו. אנרגיית האור כוללת עירור של אלקטרון ממערכת הצילום II שעובר תגובת שרשרת ולבסוף מועבר למולקולת ליבה הנמצאת במערכת הפוטו-II. האלקטרון יעבור ממקבל אלקטרונים אחד למשנהו בשיפוע של אנרגיה שיתקבל לבסוף על ידי מולקולת חמצן. כאן במסלול הזה, גם חמצן וגם NADPH מיוצרים.
מהם הדמיון בין זרחון חמצוני לפוטו-פוספורילציה?
- שני התהליכים חשובים בהעברת אנרגיה בתוך המערכת החיה.
- שניהם מעורבים בשימוש בחומרי ביניים של חיזור.
- בשני התהליכים, ייצור כוח מניע פרוטונים מוביל להעברת יונים H+ על פני הממברנה.
- שיפוע האנרגיה שנוצר על ידי שני התהליכים משמש לייצור ATP מ-ADP.
- שני התהליכים משתמשים באנזים ATP סינתאז כדי ליצור ATP.
מה ההבדל בין זרחון חמצוני לפוטו-פוספורילציה?
זרחון חמצוני לעומת פוטופוספורילציה |
|
| זרחון חמצוני הוא התהליך שמייצר ATP באמצעות אנזימים וחמצן. זהו השלב האחרון של הנשימה האירובית. | פוטופוספורילציה הוא תהליך ייצור ATP באמצעות אור שמש במהלך הפוטוסינתזה. |
| מקור אנרגיה | |
| חמצן מולקולרי וגלוקוז הם מקורות האנרגיה של זרחון חמצוני. | אור השמש הוא מקור האנרגיה של פוטופוספורילציה. |
| Location | |
| זרחון חמצוני מתרחש במיטוכונדריה | פוטו-פוספורילציה מתרחשת בכלורופלסט |
| התרחשות | |
| זרחן חמצוני מתרחש במהלך הנשימה התאית. | פוטופוספורילציה מתרחשת במהלך הפוטוסינתזה. |
| מקבל אלקטרונים סופי | |
| חמצן הוא מקבל האלקטרונים הסופי של זרחון חמצוני. | NADP+ הוא מקבל האלקטרונים הסופי של פוטו-פוספורילציה. |
סיכום – זרחון חמצוני לעומת פוטופוספורילציה
ייצור ATP בתוך המערכת החיה מתרחש בדרכים רבות. זרחון חמצוני ופוטו-פוספורילציה הם שני מנגנונים עיקריים המייצרים את רוב ה-ATP הסלולרי. באאוקריוטים, זרחון חמצוני מתבצע במתחמי חלבון שונים בתוך הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. זה כרוך בתוצרי ביניים חיזור רבים כדי להניע את תנועת האלקטרונים מתורמי אלקטרונים למקבלי אלקטרונים. לבסוף, השימוש באנרגיה המשתחררת במהלך העברת האלקטרונים משמש לייצור ATP על ידי סינתאז ATP. התהליך המזרחן ADP ל-ATP באמצעות אנרגיית אור השמש מכונה פוטו-פוספורילציה. זה קורה במהלך הפוטוסינתזה. פוטופוספורילציה מתרחשת בשתי דרכים עיקריות; פוטו-פוספורילציה מחזורית ופוטו-פוספורילציה לא-מחזורית. זרחון חמצוני מתרחש במיטוכונדריה ופוטו-פוספורילציה מתרחשת בכלורופלסטים.זה ההבדל בין זרחון חמצוני לפוטו-פוספורילציה.
הורד את ה-PDF זרחון חמצוני לעומת פוטופוספורילציה
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד את גרסת ה-PDF כאן ההבדל בין פוטו-פוספורילציה חמצונית לפוטו-פוספורילציה
