Fotofosforylaatio on adenosiinidifosfaatin muuntamista adenosiinitrifosfaatiksi käyttämällä valoenergiaa fotosynteesin kautta. Se on mekanismi, jolla energialla rikastettuja adenosiinitrifosfaattimolekyylejä tuotetaan valon läsnä ollessa siirtämällä fosfaattiryhmä adenosiinidifosfaattimolekyyliin.
Koska fosforylaatio tapahtuu valon näkyvällä alueella, sitä kutsutaan fotofosforylaatioksi. Fotofosforylaatiota on kaksi: syklinen fotofosforylaatio ja ei-syklinen fotofosforylaatio.
Syklinen fotofosforylaatio vs ei-syklinen fotofosforylaatio
Ero syklisen fotofosforylaation ja ei-syklisen fotofosforylaation välillä on se, että syklinen fotofosforylaatio kehittyy happipitoisen fotosynteesin kautta, kun taas ei-syklinen fotofosforylaatio tapahtuu happifotosynteesin aikana.
Syklinen fotofosforylaatio on ilmiö, joka kehittyy elektronien syklisessä liikkeessä muodostaen adenosiinitrifosfaattimolekyylejä. Kasvisolut tekevät adenosiinidifosfaatista adenosiinitrifosfaatiksi tämän prosessin aikana välittömän energian saamiseksi soluille. Syklinen fotofosforylaatio on mekanismi, joka tapahtuu tylakoidikalvossa ja hyödyntää Chlorophyll P700:ta ja Photosystem I:tä.
Ei-syklinen fotofosforylaatio on mekanismi, joka johtaa ei-sykliseen elektronien siirtoon adenosiinitrifosfaattimolekyylien valmistamiseksi hyödyntäen Photosystem II:n valon tuottamien elektronien tehoa. Koska Photosystem II:n P680:n kautta emittoidut elektronit otetaan Photosystem I:n P700:lla eivätkä siksi palaa P680:een, tätä mekanismia kutsutaan ei-sykliseksi fotofosforylaatioksi.
Syklisen fotofosforylaation ja ei-syklisen fotofosforylaation vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Syklinen fotofosforylaatio | Ei-syklinen fotofosforylaatio |
| Läsnäolo | Tämä on yleisintä fotosynteettisten bakteerien keskuudessa. | Sitä esiintyy enimmäkseen korkeammissa kasveissa, levissä ja syanobakteereissa. |
| Elektronien virtauskuvio | Elektronit virtaavat syklisesti tai ympyrämäisesti. | Elektronit virtaavat siksak-kuviolla tasaisesti. |
| Hapen vapautuminen | Syklisen fotofosforylaation aikana ei muodostu happea. | Ei-syklinen fotofosforylaatio tuottaa molekyylistä happea. |
| Valokuvajärjestelmän osallistuminen | Vain valokuvajärjestelmä-I on mukana. | Se koostuu fotosysteemistä I ja II. |
| Energian luominen | Tässä menettelyssä syntyy vain adenosiinitrifosfaattia. | Tämä prosessi tuottaa adenosiinitrifosfaattia ja NADPH:ta. |
Mikä on syklinen fotofosforylaatio?
Syklinen fotofosforylaatio on mekanismi, jolla organismit (kuten prokaryootit) muuttavat adenosiinidifosfaatin adenosiinitrifosfaatiksi nopean energian saamiseksi. Tämä fotofosforylaation muoto löytyy enimmäkseen tylakoidikalvosta. Syklisessä elektronien kuljetuksessa elektroni on peräisin pigmenttiyhdisteestä, jota kutsutaan fotosysteemiksi I.
Sitten se siirtyy pääakseptorista ferredoksiiniksi ja sen jälkeen sytokromi b6f:ksi. Sytokromi b6f on verrattavissa mitokondrioiden sytokromi b6f:ään. Sen jälkeen elektroni kulkee plastosyaniinin läpi kunnes palaa klorofylliksi.
Koko elektronin vastaanottajaketjun läpi syntyy protoni-moottorivoima, joka pumppaa H+-ioneja ulos solusta ja luo painegradientin, jota voidaan hyödyntää adenosiinitrifosfaattisyntaasin aktivoinnissa kemosmoosin aikana. Tätä koko prosessia kutsutaan sykliseksi fotofosforylaatioksi. Se ei tuota O2:ta
Jopa syklisen fotofosforylaatioreaktion aikana elektronit kuljetetaan takaisin P700:aan akseptorista eivätkä siksi kulje NADP:hen. Näin ollen, laskemalla elektronien virtaus P700:aan, muodostuu adenosiinitrifosfaattimolekyylejä.
Bakteerien fotosynteesi käyttää yhtä valojärjestelmää, joka osallistuu sykliseen fotofosforylaatioon. Sitä suositellaan anaerobisissa olosuhteissa sekä korkeissa säteily- ja CO2-kompensaatiopisteissä. Syklinen fotofosforylaatio on aina tarpeen, koska se tuottaa adenosiinitrifosfaattia halvalla. Syklisessä fotofosforylaatiossa vain fotosysteemi-I on mukana.
Mikä on ei-syklinen fotofosforylaatio?
Ei-syklinen fotofosforylaatio on kaksivaiheinen prosessi, joka sisältää kaksi erillistä klorofyllifotonia. Ei-syklinen fotofosforylaatio tapahtuu tylakoidikalvossa valovasteena. Korkea valon intensiteetti edistää ei-syklistä fotofosforylaatiota.
Ei-syklinen fotofosforylaatio on yleistä kaikessa kasvillisuudessa, levissä ja syanobakteereissa. PS-II absorboi fotoneja valonlähteestä ja välittää ne RC-klorofyllille.
Pääakseptori absorboi P700:n tuottamat elektronit ja siirretään sen jälkeen NADP:hen ei-syklisen fotofosforylaatioreitin kautta. Elektronit ovat vuorovaikutuksessa molempien protonien H+ kanssa, jotka syntyvät vesihiukkasten hajoamisen yhteydessä vähentäen NADP:tä NADPH:ksi.
Tällainen energia ei välitä koko kiertoa eikä palaa klorofylliin, koska sitä käytetään NADP+:n eliminoinnissa. Tämä on ainoa tapa, jolla elektronit siirtyvät vesimolekyylistä NADPH:han. Tämän seurauksena se tunnetaan ei-syklisenä fotofosforylaationa.
Se tunnetaan usein myös Z-skeemana. Klorofyllista peräisin oleva elektroni kulkee ulos elektroninsiirtojärjestelmän läpi ja minimoi siten NADP+:n muodostaen tällaisen NADPH-yksikön. Glyseraatti-3-fosfaatti on perusrakennusaine, josta kasvit voivat tuottaa monenlaisia yhdisteitä. Ei-syklinen fotosynteettinen hengitys tuottaa molekyylistä happea energiamolekyylien osuudessa.
Tärkeimmät erot syklisen fotofosforylaation ja ei-syklisen fotofosforylaation välillä
Johtopäätös
Syklinen fotofosforylaatio on mekanismi, jossa stimuloidun valokeskuksen lähettämä elektroni palautetaan peräkkäisten elektronien kuljetusketjujen kautta. Kun elektronit kulkevat ferredoksiinin kautta PQ:han ja sytokromijärjestelmään, syntyy ATP:tä.
Kuitenkin normaali mekanismi, jossa stimuloidun valokeskuksen vapauttama elektroni ei palaa, on ei-syklinen fosforylaatio. Se suoritetaan sekä fotosysteemien I että II yhteydessä.
Tämän seurauksena voimme nyt päätellä, että syklinen ja ei-syklinen fotofosforylaatio on valosta riippuvaisia fotosyntetisointiprosesseja, jotka fosforyloituvat muodostaen adenosiinitrifosfaattia. Adenosiinitrifosfaattia käyttävät fotosynteettiset solut suorittavat erilaisia toimia, jotka auttavat niiden olemassaoloa ja edistymistä.
