הבדל מפתח - פוטוסינתזה חמצנית לעומת אנוחמצנית
פוטוסינתזה הוא תהליך המסנתז פחמימות (גלוקוז) ממים ופחמן דו חמצני, תוך שימוש באנרגיה מאור השמש על ידי צמחים ירוקים, אצות וציאנובקטריה. כתוצאה מפוטוסינתזה, משתחרר חמצן גזי לסביבה. זהו תהליך חשוב ביותר לקיומם של חיים על פני כדור הארץ. ניתן לחלק את הפוטוסינתזה לשתי קטגוריות כגון פוטוסינתזה חמצנית ואנו-חמצנית המבוססת על יצירת חמצן. ההבדל העיקרי בין פוטוסינתזה חמצנית לפוטוסינתזה חמצנית הוא שפוטוסינתזה חמצנית יוצרת חמצן מולקולרי במהלך סינתזה של סוכר מפחמן דו חמצני ומים בעוד שפוטוסינתזה חסרת חמצן אינה מייצרת חמצן.
מהי פוטוסינתזה חמצן?
אנרגיית אור השמש מומרת לאנרגיה כימית על ידי פוטוסינתזה. האור נלכד על ידי הפיגמנטים הירוקים הנקראים כלורופילים הנמצאים בידי אורגניזמים פוטוסינתטיים. באמצעות אנרגיה נספגת זו, מרכזי התגובה של כלורופיל של מערכות הצילום מתרגשים ומשחררים אלקטרונים המכילים אנרגיה גבוהה. אלקטרונים אלה באנרגיה גבוהה זורמים דרך מספר נושאי אלקטרונים וממירים מים ופחמן דו חמצני לגלוקוז וחמצן מולקולרי. האלקטרונים הנרגשים נעים בשרשרת לא מחזורית ומסתיימים ב-NADPH. עקב יצירת חמצן מולקולרי, תהליך זה ידוע כפוטוסינתזה חמצנית ונקרא גם פוטו-פוספורילציה לא מחזורית.
לפוטוסינתזה חמצנית יש שתי מערכות צילום בשם PS I ו-PS II. שני מכשירי פוטוסינתזה אלה מכילים שני מרכזי תגובה P700 ו-P680. עם קליטת האור, מרכז התגובה P680 מתרגש ומשחרר אלקטרונים באנרגיה גבוהה.אלקטרונים אלו נעים דרך מספר נושאי אלקטרונים ומשחררים מעט אנרגיה ונמסרים ל-P700. P700 מתרגשים עקב אנרגיה זו ומשחררים אלקטרונים באנרגיה גבוהה. אלקטרונים אלו זורמים שוב דרך מספר נשאים ולבסוף מגיעים למקבל האלקטרונים הטרמינל NADP+ והופכים ל-NADPH מפחית כוח. מולקולת המים עוברת הידרוליזה ליד PS II ותורמת אלקטרונים ומשחררת חמצן מולקולרי. במהלך שרשרת הובלת האלקטרונים, נוצר כוח מניע של פרוטונים ומשמש לסנתז ATP מ-ADP.
פוטוסינתזה חמצנית חשובה ביותר, מכיוון שזהו התהליך שאחראי להפיכת האטמוספירה החמצנית הפרימיטיבית של כדור הארץ לאטמוספירה עשירה בחמצן.
איור 01: פוטוסינתזה חמצן
מהי פוטוסינתזה אנאוקסגנית?
פוטוסינתזה לא חמצן היא התהליך שבו אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית מבלי ליצור חמצן מולקולרי כתוצר לוואי. תהליך זה נראה במספר קבוצות חיידקים כגון חיידקים סגולים, חיידקי גופרית ירוקה וחיידקים שאינם גופרית, הליובקטריה ואצידובקטריה. מבלי לייצר חמצן, ATP מיוצר על ידי קבוצות חיידקים אלו. מים אינם משמשים בתור תורם האלקטרונים הראשוני בפוטוסינתזה אנוקסיגנית. זו הסיבה שלא נוצר חמצן במהלך תהליך זה. רק מערכת פוטו אחת מעורבת בפוטוסינתזה אנאוקסגנינית. מכאן שהאלקטרונים מועברים בשרשרת מחזורית ומוחזרים לאותה מערכת צילום. לכן, פוטוסינתזה נוגדת חמצון ידועה גם בשם פוטו-פוספורילציה מחזורית.
פוטוסינתזה לא חמצן תלויה בבקטריוכלורופילים בניגוד לכלורופילים המשמשים בפוטוסינתזה חמצנית. לחיידקים סגולים יש Photosystem I עם מרכז תגובה P870. קולטי אלקטרונים שונים כגון בקטריופאופיטין מעורבים בתהליך זה.
איור 02: פוטוסינתזה לא חמצן
מה ההבדל בין פוטוסינתזה חמצן לאנוקסגני?
פוטוסינתזה חמצנית מול אנוקסיגנית |
|
| פוטוסינתזה חמצן היא התהליך הממיר אנרגיית אור לאנרגיה כימית על ידי פוטואוטוטרופים מסוימים על ידי יצירת חמצן מולקולרי. | פוטוסינתזה לא חמצן היא התהליך הממיר אנרגיית אור לאנרגיה כימית על ידי חיידקים מסוימים מבלי ליצור חמצן מולקולרי. |
| Generation of Oxygen | |
| חמצן משוחרר כמוצר לוואי. | חמצן אינו משוחרר או נוצר. |
| אורגניזמים | |
| פוטוסינתזה חמצן מוצגת על ידי ציאנובקטריות, אצות וצמחים ירוקים. | פוטוסינתזה חסרת חמצון מוצגת בעיקר על ידי חיידקים סגולים, חיידקי גופרית ירוקה ולא גופרית, הליובקטריה ואצידובקטריה. |
| שרשרת הובלה אלקטרונית | |
| אלקטרונים נעים דרך מספר נושאי אלקטרונים. | זה מתרחש באמצעות שרשרת אלקטרונים פוטוסינתטית מחזורית. |
| מים כתורם אלקטרונים | |
| מים משמשים בתור תורם האלקטרונים הראשוני. | מים אינם משמשים כתורם אלקטרונים. |
| Photosystem | |
| מערכת תמונות I ו-II מעורבות בפוטוסינתזה חמצן | Photosystem II אינו קיים בפוטוסינתזה נוגדת חמצון |
| יצירת NADPH (הפחתת הספק) | |
| NADPH נוצר במהלך הפוטוסינתזה החמצנית. | NADPH לא נוצר מכיוון שהאלקטרונים חוזרים למערכת. מכאן שכוח הפחתת מתקבל מתגובות אחרות. |
סיכום – פוטוסינתזה חמצנית לעומת אנחמצנית
פוטוסינתזה הוא התהליך שבו אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית על ידי אורגניזמים פוטוסינתטיים. זה יכול לקרות בשתי דרכים: פוטוסינתזה חמצן ופוטוסינתזה אנאוקסגנינית. פוטוסינתזה חמצן היא תהליך הפוטוסינתזה המשחרר חמצן מולקולרי לאטמוספירה והוא נראה בצמחים ירוקים, אגלים וציאנובקטריות שיש להם כלורופילים.פוטוסינתזה לא חמצן היא תהליך פוטוסינתטי שאינו מייצר חמצן מולקולרי ומשמש קבוצות חיידקים מסוימות שיש להן בקטריוכלורופילים. לפיכך, ההבדל בין פוטוסינתזה חמצן לאנוקסיגנית תלוי בעיקר ביצירת חמצן.
