Photophosphorylierung ist der Prozess der Synthese energiereicher ATP-Moleküle durch die Übertragung der Phosphatgruppe in ADP-Moleküle in Gegenwart von Licht. Dieser Prozess kann entweder ein zyklischer Prozess oder ein nichtzyklischer Prozess sein.
Der Photophosphorylierungsprozess, der zu einer zyklischen Elektronenbewegung zur Synthese von ATP-Molekülen führt, wird als zyklische Photophosphorylierung bezeichnet. Andererseits wird der Photophosphorylierungsprozess, der zu einer nichtzyklischen (unidirektionalen) Bewegung der Elektronen zur Synthese von ATP-Molekülen führt, unter Verwendung von Energie aus angeregten Elektronen, die vom Photosystem II bereitgestellt werden, als nichtzyklische Photophosphorylierung bezeichnet.
Während der zyklischen Photophosphorylierung werden die Elektronen zurück auf P700 übertragen, anstatt vom Elektronenakzeptor in NADP zu wandern. Diese Abwärtsbewegung von Elektronen von einem Akzeptor zu P700 führt zur Bildung von ATP-Molekülen.
Bei der nicht-zyklischen Photophosphorylierung werden die von P700 freigesetzten Elektronen vom primären Akzeptor getragen und schließlich an NADP weitergegeben, wo sich Elektronen mit Protonen -H+ verbinden, die durch Aufspaltung von Wassermolekülen entstehen und folglich NADP zu NADPH2 reduzieren. Bei diesem Prozess werden die verlorenen Elektronen von P680 von Photosystem II von P700 von Photosystem I besetzt und nicht zu P680 zurückgeführt.
Der entscheidende Unterschied
- Die zyklische Photophosphorylierung kann als die Synthese von ATP während der Lichtreaktionsstufe der Photosynthese definiert werden, die zu einem Kreislauf von Elektronen zu und von P700 führt. Im Gegensatz dazu kann die nichtzyklische Photophosphorylierung als die Synthese von ATP während der Lichtreaktionsstufe der Photosynthese definiert werden, bei der ein Elektronendonor benötigt wird und Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt wird.
- Die nichtzyklische Photophosphorylierung tritt hauptsächlich unter aeroben Bedingungen auf, während die zyklische Photophosphorylierung unter anaeroben Bedingungen auftritt.
- Sowohl ATP als auch reduzierte Coenzyme werden bei der nicht-zyklischen Photophosphorylierung produziert, während bei der zyklischen Photophosphorylierung nur ATP produziert wird.
- Eine nichtzyklische Photophosphorylierung tritt auf, wenn die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre ausreichend ist, wohingegen eine zyklische Photophosphorylierung auftritt, wenn die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre geringer ist.
- Die nichtzyklische Phosphorylierung tritt bei höherer Lichtintensität auf, während die zyklische Photophosphorylierung bei niedriger Lichtintensität auftritt.
- Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung wird Sauerstoff erzeugt, während bei der zyklischen Photophosphorylierung kein Sauerstoff erzeugt wird.
- Die Photolyse von Wasser findet bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung statt, während sie bei der zyklischen Photophosphorylierung nicht auftritt.
- Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung ist P700 der Elektronendonor und der letzte Elektronenakzeptor, während bei der zyklischen Photophosphorylierung P680 der erste Elektronendonor und NADP+ der letzte Elektronenakzeptor ist.
- Bei der nichtcyclischen Photophosphorylierung werden Elektronen nicht zum Reaktionszentrum von P680 zurückgeführt und von NADP+ akzeptiert. Im Gegensatz dazu kehren Elektronen zum P700 zurück, nachdem sie das Elektronentransportsystem (ETS) bei der zyklischen Photophosphorylierung passiert haben.
- Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung werden Elektronen zuerst aus dem Reaktionszentrum von P II (680) ausgestoßen, während bei der zyklischen Photophosphorylierung Elektronen zuerst aus dem Reaktionszentrum von PI (P700) ausgestoßen werden.
- Sowohl Photosystem I als auch II sind an der nichtzyklischen Photophosphorylierung beteiligt, während nur Photosystem I an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt ist.
- Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung bewegen sich Elektronen in einem linearen Muster, während sich bei der zyklischen Photophosphorylierung Elektronen in einem zyklischen Muster bewegen.
- Nichtzyklische Photophosphorylierung tritt in Pflanzen, Algen und Cynobakterien auf. Auf der anderen Seite findet eine zyklische Photophosphorylierung in isolierten Chloroplasten und photosynthetischen Bakterien statt.
- Die nichtzyklische Photophosphorylierung tritt bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese auf, während die zyklische Photophosphorylierung bei der anoxygenen Photosynthese auftritt.
- Der Elektronenkreis ist bei der zyklischen Photophosphorylierung geschlossen, während der Elektronenkreis bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung nicht geschlossen ist.
Unterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung in Tabellenform
| VERGLEICHSGRUNDLAGE | ZYKLISCHE PHOTOPHOSPHORYLATION | NICHTZYKLISCHE PHOTOPHOSPHORYLIERUNG |
| Beschreibung | Die zyklische Photophosphorylierung kann als die Synthese von ATP während der Lichtreaktionsstufe der Photosynthese definiert werden, die zu einem Kreislauf von Elektronen zu und von P700 führt. | Die nichtzyklische Photophosphorylierung kann als die Synthese von ATP während der Lichtreaktionsstufe der Photosynthese definiert werden, bei der ein Elektronendonor benötigt wird und Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt wird. |
| Auftreten | Tritt unter anaeroben Bedingungen auf. | Tritt hauptsächlich unter aeroben Bedingungen auf. |
| Produktion von ATP und Enzymen | Es wird nur ATP produziert. | Es werden sowohl ATP als auch reduzierte Coenzyme produziert. |
| Auftreten Bedingung | Tritt auf, wenn die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre geringer ist. | Tritt auf, wenn die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre ausreichend ist. |
| Lichtintensität | Tritt bei geringer Lichtintensität auf. | Tritt bei höherer Lichtintensität auf. |
| Sauerstoffproduktion | Sauerstoff wird nicht produziert. | Sauerstoff wird produziert. |
| Photolyse von Wasser | Eine Photolyse von Wasser findet nicht statt. | Photolyse von Wasser tritt auf. |
| Elektronendonor und -akzeptor | Bei der zyklischen Photophosphorylierung ist P680 der erste Elektronendonor und NADP+ der letzte Elektronenakzeptor. | Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung ist P700 der Elektronendonor und der letzte Elektronenakzeptor |
| Elektronenrückkehr | Elektronen kehren zum P700 zurück, nachdem sie das Elektronentransportsystem (ETS) bei der zyklischen Photophosphorylierung durchlaufen haben. | Elektronen werden nicht zum Reaktionszentrum von P680 zurückgeführt und von NADP+ akzeptiert. |
| Elektronenausstoß | Elektronen werden zuerst aus dem Reaktionszentrum von PI (P700) ausgestoßen. | Elektronen werden zuerst aus dem Reaktionszentrum von P II (680) ausgestoßen. |
| Fotosystem I und II | An der zyklischen Photophosphorylierung ist nur das Photosystem I beteiligt. | Sowohl Photosystem I als auch II sind an der nichtcyclischen Photophosphorylierung beteiligt. |
| Elektronenbewegungsmuster | Elektronen bewegen sich in einem zyklischen Muster. | Elektronen bewegen sich in einem linearen Muster. |
| Auftreten | Kommt in isolierten Chloroplasten und photosynthetischen Bakterien vor. | Kommt in Pflanzen, Algen und Cynobakterien vor. |
| Auftreten | Tritt bei der anoxygenen Photosynthese auf. | Tritt bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese auf. |
| Elektronenzyklus | Der Elektronenkreis ist nicht geschlossen. | Elektronenkreis ist geschlossen. |
Was sind einige der Ähnlichkeiten zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung?
- Beide sind lichtabhängig.
- Beides sind Elektronentransportsysteme.
- Beide erzeugen ATP.
- Beide treten bei der Lichtreaktion der Photosynthese auf.
- Beide Wege erzeugen assimilatorische Kräfte.