Негізгі айырмашылық – циклдік және циклдік емес фотофосфорлану
Фотофосфорлану немесе фотосинтездік фосфорлану - фотосинтездің жарыққа тәуелді реакциялары кезінде АТФ түзілетін процесс. Фотосинтездің циклдік және циклдік емес электрондарды тасымалдау тізбегі кезінде пайда болған протондық қозғаушы күшін пайдалана отырып, АТФ түзу үшін АДФ-ға фосфат тобы қосылады. Энергия процестерді бастау үшін күн сәулесімен қамтамасыз етіледі және АТФ синтезі хлоропласттардың тилакоидтық мембраналарында орналасқан АТФаза комплекстерінде жүреді. Аноксигендік фотосинтездің циклдік электрон ағыны кезінде АТФ синтезі циклдік фотофосфорлану деп аталады. Оттегі фотосинтезінің циклдік емес электрон ағыны кезінде АТФ түзілуі циклдік емес фотофосфорлану деп аталады. Бұл циклдік және циклдік емес фотофосфорланудың негізгі айырмашылығы.
Циклдік фотофосфорлану дегеніміз не?
Циклдік фосфорлану – фотосинтездің жарыққа тәуелді циклдік электрон тасымалдау тізбегі кезінде АДФ-дан АТФ түзетін процесс. Бұл процеске I фотожүйе қатысады. PS I хлорофиллдері жарық энергиясын жұтқанда P700 реакция орталығынан жоғары энергиялы электрондар бөлінеді. Бұл электрондар бастапқы электронды акцептор арқылы қабылданады, содан кейін ферредоксин (Fd), пластохинон (PQ), цитохром кешені және пластоцианин (ПК) сияқты бірнеше электронды акцепторлар арқылы қозғалады. Ақырында, бұл электрондар циклдік қозғалыстан өткеннен кейін P700-ге оралады. Электрондар электронды тасымалдаушылар арқылы төмен қарай қозғалғанда, олар потенциалдық энергияны шығарады. Бұл энергия ATP синтаза ферменті арқылы АДФ-дан АТФ өндіруге жұмсалады. Демек, бұл процесс циклдік фотофосфорлану деп аталады.
PS II циклдік фотофосфорлануға қатыспайды. Демек, су бұл процеске қатыспайды; нәтижесінде циклдік фотофосфорлану жанама өнім ретінде молекулалық оттегін тудырмайды. Электрондар PS I-ге оралғандықтан, циклдік фотофосфорлану кезінде қалпына келтіретін қуат (NADPH жоқ) түзілмейді.
01-сурет: Циклдік фотофосфорлану
Циклдік емес фотофосфорлану дегеніміз не?
Циклдік емес фотофосфорлану – фотосинтездің циклдік емес электрон тасымалдау тізбегі арқылы жарық энергиясын пайдалану арқылы АТФ синтезі процесі. Бұл процеске PS I және PS II деп аталатын фотожүйелердің екі түрі қатысады. Циклді емес фотофосфорлануды PS II бастайды. Ол жарық энергиясын жұтып, жоғары энергиялы электрондарды шығарады. Су молекулалары PS II жанында жұтылатын энергия есебінен протондар (Н+ иондары) мен молекулалық оттегін шығару арқылы бөлінеді. Жоғары энергиялы электрондарды бастапқы электрон акцепторы қабылдап, пластохинон (PQ), цитохром кешені және пластоцианин (ПК) арқылы өтеді. Содан кейін бұл электрондар PS I арқылы қабылданады. PS I арқылы қабылданған электрондар қайтадан электронды акцепторлардан өтіп, NADP+ жетеді. Бұл электрондар H+және NADP+ NADPH құрайды және электронды тасымалдау тізбегін тоқтатады. Электрондарды тасымалдау тізбегі кезінде босатылған энергия ADP-ден АТФ өндіруге жұмсалады. Электрондар PS II-ге қайтарылмағандықтан, бұл процесс циклдік емес фотофосфорлану деп аталады.
Циклдік фотофосфорланумен салыстырғанда циклдік емес фотофосфорлану жиі кездеседі және барлық жасыл өсімдіктерде, балдырларда және цианобактерияларда кеңінен байқалады. Бұл тірі организмдер үшін вирустық процесс, өйткені бұл молекулалық оттегін қоршаған ортаға шығаратын жалғыз процесс.
02-сурет: циклді емес фотофосфорлану
Циклдік және циклдік емес фотофосфорланудың айырмашылығы неде?
Циклдік және циклдік емес фотофосфорлану |
|
| Циклдік фотофосфорлану жарыққа тәуелді фотосинтездің циклдік электрон тасымалдау тізбегі кезінде АТФ түзетін процесті білдіреді. | Циклді емес фотофосфорлану фотосинтездің жеңіл реакцияларында циклдік емес электрон тасымалдау тізбегінен АТФ түзетін процесті білдіреді. |
| Фотожүйе | |
| Циклдік фотофосфорлануға бір ғана фотожүйе (PS I) қатысады. | I және II фотожүйе циклді емес фотофосфорлануға қатысады. |
| Электронды тасымалдау тізбегінің табиғаты | |
| Электрондар циклдік электрон тасымалдау тізбегі бойынша қозғалады және PS I-ге қайтады | Электрондар циклдік емес тізбектерде қозғалады. |
| Өнімдер | |
| Бұл процесте тек ATP өндіріледі. | ATP, O2 және NADPH осы процесте өндіріледі. |
| Су | |
| Бұл процесс кезінде су бөлінбейді. | Су бөлінуі немесе фотолизі. |
| Оттегінің түзілуі | |
| Циклдік фотофосфорлану кезінде оттегі түзілмейді | Молекулалық оттегі циклді емес фотофосфорлану кезінде түзіледі. |
| Алғашқы электронды донор | |
| Алғашқы электрон доноры PS I. | Су – алғашқы электрон доноры. |
| Алғашқы электронды қабылдаушы | |
| Соңғы электрон акцепторы PS I. | Соңғы электронды акцептор NADP+ |
| Ағзалар | |
| Циклдік фотофосфорлануды кейбір бактериялар көрсетеді. | Циклді емес фотофосфорлану жасыл өсімдіктерде, балдырларда және цианобактерияларда жиі кездеседі. |
Қорытынды – Циклдік және циклдік емес фотофосфорлану
АТФ фотосинтез кезінде жұтылатын жарық энергиясымен түзіледі. Бұл процесс фотофосфорлану деп аталады. Фотофосфорлану циклдік және циклдік емес фотофосфорлану деп аталатын екі жолмен жүруі мүмкін. Циклдік фотофосфорлану кезінде жоғары энергиялы электрондар циклдік қозғалыстарда электрон акцепторлары арқылы өтіп, АТФ түзу үшін энергияны босатады. Циклдік емес фотофосфорлану кезінде жоғары энергиялы электрондар Z-тәрізді циклдік емес қозғалыстардағы электрон акцепторлары арқылы өтеді. Босатылған электрондар циклдік емес фотофосфорлану кезінде бірдей фотожүйеге оралмайды. Дегенмен, екі процесте де АТФ электронды тасымалдау тізбегі бөлетін потенциалдық энергияны пайдаланып бірдей жолмен өндіріледі. Циклдік емес фотофосфорлану ATP, O2 және NADPH шығарады, ал циклдік фотофосфорлану тек АТФ шығарады. Екі фотожүйе де циклді емес фотофосфорлануға қатысады, ал циклдік фотофосфорлануға тек бір фотожүйе (PS I) қатысады. Бұл циклдік және циклдік емес фотофосфорланудың айырмашылығы.
