Avainero – oksidatiivinen fosforylaatio vs. fotofosforylaatio
Adenosiinitrifosfaatti (ATP) on tärkeä tekijä elävien organismien selviytymiselle ja toiminnalle. ATP tunnetaan elämän universaalina energiavaluuttana. ATP:n tuotanto elävässä järjestelmässä tapahtuu monin tavoin. Oksidatiivinen fosforylaatio ja fotofosforylaatio ovat kaksi päämekanismia, jotka tuottavat suurimman osan solun ATP:stä elävässä järjestelmässä. Oksidatiivinen fosforylaatio hyödyntää molekyylistä happea ATP:n synteesin aikana, ja se tapahtuu lähellä mitokondrioiden kalvoja, kun taas fotofosforylaatio hyödyntää auringonvaloa ATP:n tuotannon energialähteenä, ja se tapahtuu kloroplastin tylakoidikalvossa. Keskeinen ero oksidatiivisen fosforylaation ja fotofosforylaation välillä on se, että ATP:n tuotantoa ohjaa elektronien siirtyminen hapeksi oksidatiivisessa fosforylaatiossa, kun taas auringonvalo ohjaa ATP:n tuotantoa fotofosforylaatiossa.
Mitä oksidatiivinen fosforylaatio on?
Oksidatiivinen fosforylaatio on aineenvaihduntareitti, joka tuottaa ATP:tä käyttämällä entsyymejä hapen mukana. Se on aerobisten organismien soluhengityksen viimeinen vaihe. Oksidatiivisessa fosforylaatiossa on kaksi pääprosessia; elektroninkuljetusketju ja kemiosmoosi. Elektronien kuljetusketjussa se helpottaa redox-reaktioita, joihin liittyy monia redox-välituotteita, jotka ohjaavat elektronien liikkumista elektronin luovuttajista elektronien vastaanottajiin. Näistä redox-reaktioista saatua energiaa käytetään ATP:n tuottamiseen kemiosmoosissa. Eukaryoottien yhteydessä oksidatiivinen fosforylaatio tapahtuu eri proteiinikomplekseissa mitokondrioiden sisäkalvossa. Prokaryoottien yhteydessä nämä entsyymit ovat läsnä solun kalvojen välisessä tilassa.
Oksidatiiviseen fosforylaatioon osallistuvat proteiinit liittyvät toisiinsa. Eukaryooteissa käytetään viittä pääproteiinikompleksia elektroninkuljetusketjun aikana. Oksidatiivisen fosforylaation lopullinen elektronien vastaanottaja on happi. Se ottaa vastaan elektronin ja pelkistyy muodostaen vettä. Siksi happea tulisi olla läsnä, jotta se tuottaa ATP:tä oksidatiivisen fosforylaation kautta.
Kuva 01: Oksidatiivinen fosforylaatio
Ketjun läpi kulkevien elektronien virtauksen aikana vapautuva energia hyödynnetään protonien kuljettamisessa mitokondrioiden sisäkalvon läpi. Tämä potentiaalinen energia ohjataan lopulliseen proteiinikompleksiin, joka on ATP-syntaasi ATP:n tuottamiseksi. ATP:n tuotanto tapahtuu ATP-syntaasikompleksissa. Se katalysoi fosfaattiryhmän lisäämistä ADP:hen ja helpottaa ATP:n muodostumista. ATP:n tuotanto käyttämällä elektroninsiirron aikana vapautuvaa energiaa tunnetaan kemiosmoosina.
Mitä on fotofosforylaatio?
Fotosynteesin yhteydessä prosessia, joka fosforyloi ADP:n ATP:ksi auringonvalon energiaa käyttämällä, kutsutaan fotofosforylaatioksi. Tässä prosessissa auringonvalo aktivoi erilaisia klorofyllimolekyylejä luodakseen suuren energian elektronin luovuttajan, jonka pienienerginen elektronien vastaanottaja hyväksyisi. Siksi valoenergiaan liittyy sekä korkeaenergisen elektronin luovuttajan että matalan energian elektronien vastaanottajan luominen. Luodun energiagradientin seurauksena elektronit siirtyvät luovuttajasta akseptoriin syklisesti ja ei-syklisesti. Elektronien liike tapahtuu elektronien kuljetusketjun kautta.
Fotofosforylaatio voidaan luokitella kahteen ryhmään; syklinen fotofosforylaatio ja ei-syklinen fotofosforylaatio. Syklinen fotofosforylaatio tapahtuu kloroplastin erityisessä paikassa, joka tunnetaan nimellä tylakoidikalvo. Syklinen fotofosforylaatio ei tuota happea ja NADPH:ta. Tämä syklinen reitti käynnistää elektronien virtauksen klorofyllipigmenttikompleksiin, joka tunnetaan nimellä fotosysteemi I. Valosysteemistä I korkean energian elektroni tehostuu. Elektronin epävakauden vuoksi sen hyväksyy elektronin vastaanottaja, joka on alhaisemmalla energiatasolla. Kun elektronit on aloitettu, ne siirtyvät yhdestä elektronin vastaanottajasta seuraavaan ketjussa samalla kun ne pumppaavat H+-ioneja kalvon läpi, mikä tuottaa protonin liikevoiman. Tämä protonin käyttövoima johtaa energiagradientin kehittymiseen, jota hyödynnetään ATP:n tuotannossa ADP:stä käyttämällä ATP-syntaasientsyymiä prosessin aikana.
Kuva 02: Fotofosforylaatio
Ei-syklisessä fotofosforylaatiossa se sisältää kaksi klorofyylipigmenttikompleksia (valojärjestelmä I ja fotosysteemi II). Tämä tapahtuu stromassa. Tässä veden fotolyysireitissä fotosysteemissä II tapahtuu molekyyli, joka säilyttää kaksi fotolyysireaktiosta peräisin olevaa elektronia alun perin fotosysteemissä. Valoenergia sisältää fotosysteemistä II peräisin olevan elektronin virittymisen, joka käy läpi ketjureaktion ja lopulta siirtyy fotosysteemissä II olevaan ydinmolekyyliin. Elektroni siirtyy yhdestä elektronin vastaanottajasta toiseen energiagradientissa, jonka happimolekyyli lopulta hyväksyy. Täällä tällä reitillä tuotetaan sekä happea että NADPH:ta.
Mitä yhtäläisyyksiä oksidatiivisen fosforylaation ja fotofosforylaation välillä on?
- Molemmat prosessit ovat tärkeitä energiansiirrossa elävässä järjestelmässä.
- Molemmat mukana redox-välituotteiden hyödyntämisessä.
- Molemmissa prosesseissa protonin käyttövoiman muodostuminen johtaa H+-ionien siirtymiseen kalvon läpi.
- Molempien prosessien luomaa energiagradienttia käytetään ATP:n tuottamiseen ADP:stä.
- Molemmat prosessit käyttävät ATP-syntaasientsyymiä ATP:n valmistamiseksi.
Mitä eroa on oksidatiivisella fosforylaation ja fotofosforylaation välillä?
Oksidatiivinen fosforylaatio vs fotofosforylaatio |
|
| Oksidatiivinen fosforylaatio on prosessi, joka tuottaa ATP:tä käyttämällä entsyymejä ja happea. Se on aerobisen hengityksen viimeinen vaihe. | Fotofosforylaatio on ATP:n tuotantoprosessi, jossa käytetään auringonvaloa fotosynteesin aikana. |
| Energialähde | |
| Molekulaarinen happi ja glukoosi ovat oksidatiivisen fosforylaation energialähteitä. | Auringonvalo on fotofosforylaation energialähde. |
| Sijainti | |
| Oksidatiivista fosforylaatiota tapahtuu mitokondrioissa | Fotofosforylaatiota tapahtuu kloroplastissa |
| Tapahtuma | |
| Oksidatiivista fosforylaatiota tapahtuu soluhengityksen aikana. | Fotofosforylaatio tapahtuu fotosynteesin aikana. |
| Lopullinen elektronien hyväksyntä | |
| Happi on oksidatiivisen fosforylaation viimeinen elektronien vastaanottaja. | NADP+ on fotofosforylaation viimeinen elektronien vastaanottaja. |
Yhteenveto – Oksidatiivinen fosforylaatio vs fotofosforylaatio
ATP:n tuotanto elävässä järjestelmässä tapahtuu monin tavoin. Oksidatiivinen fosforylaatio ja fotofosforylaatio ovat kaksi päämekanismia, jotka tuottavat suurimman osan solun ATP:stä. Eukaryooteissa oksidatiivinen fosforylaatio tapahtuu erilaisissa proteiinikomplekseissa mitokondrioiden sisäkalvossa. Se sisältää monia redox-välituotteita ohjaamaan elektronien liikettä elektronin luovuttajista elektronien vastaanottajiin. Viimeinkin elektroninsiirron aikana vapautuvaa energiaa käytetään ATP:n tuottamiseen ATP-syntaasin avulla. Prosessia, joka fosforyloi ADP:n ATP:ksi auringonvalon energiaa käyttämällä, kutsutaan fotofosforylaatioksi. Se tapahtuu fotosynteesin aikana. Fotofosforylaatio tapahtuu kahdella päätavalla; syklinen fotofosforylaatio ja ei-syklinen fotofosforylaatio. Oksidatiivinen fosforylaatio tapahtuu mitokondrioissa ja fotofosforylaatio tapahtuu kloroplasteissa. Tämä on ero oksidatiivisen fosforylaation ja fotofosforylaation välillä.
Lataa PDF Oksidatiivinen fosforylaatio vs fotofosforylaatio
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä. Ero oksidatiivisen fotofosforylaation ja fotofosforylaation välillä
