Які бувають фази фотосинтезу?

Фотосинтез – складний багатоступінчастий процес; реакції фотосинтезу поділяють на дві групи: реакції світлової фази та реакції темнової фази.

Світлова фаза
Ця фаза відбувається лише у присутності світла в мембранах тилакоїдів за участю хлорофілу, білків-переносників електронів та ферменту – АТФ-синтетази. Під впливом кванта світла електрони хлорофілу збуджуються, залишають молекулу і потрапляють на зовнішній бік мембрани тилакоїда, що у результаті заряджається негативно. Окислені молекули хлорофілу відновлюються, відбираючи електрони у води, що у внутрішньотілакоїдному просторі. Це призводить до розпаду або фотолізу води:

Іони гідроксилу віддають свої електрони, перетворюючись на реакційноздатні радикали.

Радикали •ОН об'єднуються, утворюючи воду та вільний кисень:

Кисень при цьому видаляється у зовнішнє середовище, а протони накопичуються всередині тилакоїда в «протонному резервуарі». Через війну мембрана тилакоїда з одного боку з допомогою Н+ заряджається позитивно, з іншого з допомогою електронів — негативно. Коли різниця потенціалів між зовнішньою та внутрішньою сторонами мембрани тилакоїду досягає 200 мВ, протони проштовхуються через канали АТФ-синтетази та відбувається фосфорилювання АДФ до АТФ; атомарний водень йде на відновлення специфічного переносника НАДФ+ (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) до НАДФ·Н2:

2Н + + 2е - + НАДФ → НАДФ · Н2.

Таким чином, у світлову фазу відбувається фотоліз води, що супроводжується трьома найважливішими процесами: 1) синтезом АТФ; 2) освітою НАДФ · Н2; 3) освітою кисню.Кисень дифундує в атмосферу, АТФ і НАДФ Н2 транспортуються в строму хлоропласту і беруть участь у процесах темнової фази.

Темнова фаза
Ця фаза протікає у стромі хлоропласту. Для її реакцій не потрібна енергія світла, тому вони відбуваються не тільки на світлі, а й у темряві. Реакції темнової фази є ланцюжок послідовних перетворень вуглекислого газу (надходить з повітря), що призводить до утворення глюкози та інших органічних речовин.

Перша реакція у цьому ланцюжку - фіксація вуглекислого газу; акцептором вуглекислого газу є п'ятивуглецевий цукор рибулозобіфосфат (РіБФ); каталізує реакцію фермент рибулозобіфосфат-карбоксилаза (РіБФ-карбоксилаза). В результаті карбоксилювання рибулозобісфосфату утворюється нестійка шестивуглецева сполука, яка відразу ж розпадається на дві молекули фосфогліцеринової кислоти (ФГК). Потім відбувається цикл реакцій, у яких через ряд проміжних продуктів фосфогліцеринова кислота перетворюється на глюкозу. У цих реакціях використовуються енергії АТФ і НАДФ Н2, утворених у світлову фазу; цикл цих реакцій отримав назву «цикл Кальвіна»:

6СО2 + 24Н + + АТФ → С6Н12О6 + 6Н2О.

Крім глюкози, у процесі фотосинтезу утворюються інші мономери складних органічних сполук – амінокислоти, гліцерин та жирні кислоти, нуклеотиди. В даний час розрізняють два типи фотосинтезу: С3- і С4-фотосинтез.

Нециклічне фосфорилювання. Циклічне фотофосфорилювання.

По фотофосфорилювання у рослин виконано величезну кількість наукових праць [1707, 1870]. Порівняльна роль нециклічного та циклічного фотофосфорилювання була встановлена ​​дослідниками школи Арнона [1338].Було показано, що на противагу бактеріям, у яких переважає циклічний процес, «у рослин у фотосинтезі домінуючим фотохімічним процесом, мабуть, є нециклічне фотофосфорилювання, оскільки, крім того, що воно постачає АТФ, воно також є єдиним механізмом, що виконує перенесення водню Таким чином, циклічне фотофосфорилювання у рослин, ймовірно, задовольняє потреба в АТФ для асимілювання вуглецю, яка не задовольняється повністю нециклічним фотофосфорилированием». електронів у нециклічний потік у рослин - ферредоксин [76-78, 81, 82, 88], але пошук первинного акцептора

електронів, що має навіть нижчий негативний потенціал, все ще триває [179, 966].

При нециклічному потоці електронів синтез АТФ, пов'язаний з темновими реакціями, відбувається при перенесенні електрона між фотосистемами І та ІІ, але, можливо, також і в системі ІІ. Зараз поширена думка, що у цьому беруть участь кілька точок фосфорилювання [235, 779, 730, 731, 883, 914, 1527, 1965]. На кожну пару електронів, перенесених до ферредоксину і, отже, може синтезуватися 1-2 молекули АТФ [815, 1871]. В рамках хіміо-осмотичної гіпотези (8, Д, 14, Б), що передбачає нестехіометричне сполучення, можливі нецілі значення продукції АТФ на пару перенесених електронів.

Як рослинам, так і бактеріям тільки для асиміляції вуглецю в циклі Кальвіна потрібно більше АТФ, ніж а саме 3 молекули АТФ і 2 молекули на 1 молекулу. якимось іншим чином, мабуть в основному за рахунок циклічного фотофосфорилування. Акцептором електрона в циклічному потоці електронів у рослин може бути ферредоксин [76, 82, 430, 1836]. У циклічному процесі електрони можуть текти від ферредоксину до одного з членів містка між фотосистемою I і фотосистемою II. Однак, який внесок кожного з цих процесів (нециклічного та циклічного) у постачання АТФ для асимілювання вуглецю, ще не ясно [1007, 1519, 1842, 1871].

Про велику роль циклічного процесу свідчить значне придушення виходу фотосинтетичної асиміляції після вибіркового інгібування циклічного процесу в хлоропластах антиміцином А і значне зміна складу продуктів Циклічне фотофосфорилювання важливо також і для інших функцій, крім асиміляції [1707]. Після інгібування нециклічного процесу (дихлорфенілдиметилмочевина) циклічний процес продовжує підтримувати численні різноманітні функції клітини, для яких потрібно АТФ, але не потрібно відновлювальної сили [1512, 1667], наприклад синтез білка з амінокислот. Асиміляція у своїй, зрозуміло, неможлива.

У «псевдоциклічному» потоці електронів, виявленому Арної [82, 87] на основі спостережень Мелера [1242], використовуються механізми нециклічного потоку, але в кінцевому

рахунку синтезується лише АТФ.Суть цього в тому, що відновник, утворений фотохімічним способом, знову окислюється з допомогою вільного кисню. Через війну переміщення електрона цьому процесі немає. Циклічне фосфорилювання можна відрізнити від нециклічного в експерименті із застосуванням специфічних інгібіторів.

Мал. 12.4. Три світлові реакції у рослин (за Аряоном). Нециклічний та циклічний шляхи незалежні. На малюнку не враховується той факт, що у світловій реакції ферредокскну може передувати первинний акцептор електрона (див. рис. 12.1). Окисно-відновні потенціали наведені також на фіг. 12.1. Фосфорилювання не показано.

Припускають, що у присутності повітря не циклічний, а псевдоциклічний процес дає у разі потреби додатковий АТФ [821].

У самій фотосистемі I зазвичай відбувається циклічне фосфорилювання. Однак можливо штучним шляхом вводити в фотосистему I електрони ззовні від досить сильного відновника, так що ця система вироблятиме в кінцевому результаті відновлювальну силу. Подібний процес рослин названий «нециклічним фотофосфорилированием бактеріального типу» [89, 1174]. Для нього придатна, наприклад, аскорбінова кислота у присутності каталізатора (медіатора) дихлорфеноліндофенолу (ДФІФ) (див., однак, [235]).

Більшість авторів вважає, що потік електронів через фотосистему I і в нециклічному, і циклічному процесах йде, як показано на -схемі. Але Арнон вважає, що фотосистема I служить лише циклічного процесу [79, 80, 89, 1240]. Згідно з Арноном, нециклічний процес відбувається лише у системі II.Таким чином, на його думку, механізми циклічного та нециклічного процесів

працюють паралельно і не пов'язані між собою в жодній з ланок. Посилення інтенсивності фотосинтезу в цьому випадку інтерпретується як синергізм нециклічного та циклічного потоків електронів (фотосистеми II та I), причому до різного ступеня використовуються світло II та світло Нециклічний потік через систему I, на думку Арнона, нефізіологічний.

Але в останніх роботах Арнона та ін [83, 85, 1017, 1196, 1199] зберігається одна важлива риса-схеми: два кванти світлової енергії використовуються послідовно для нециклічного процесу («фотосистеми»). Отже, вже передбачається існування трьох різних світлових реакцій (рис. 12.4).

Циклічне та нециклічне фотосинтетичне фосфорилювання

Фотосинтетичне фосфорилювання – освіта АТФ в ході реакцій, що активуються світлом у хлоропластах, може здійснюватися циклічним та нециклічним шляхами.

Циклічне фотофосфорилювання (ЦФФ) є більш простим та еволюційно більшим стародавнім. При циклічному фотофосфорилуванні функціонує лише ФС1 та її єдиним продуктом є АТФ. Циклічне фотофосфорилювання було відкрито у 1954 р. Аргоном, Алленом та Френкелем на ізольованих хлоропластах шпинату. Сутність циклічного фотофосфорилування полягає у наступному (рис.).

Мал. Схема циклічного транспортування електронів.

При поглинанні кванта світла один з електронів пігменту РЦ (P₇₀₀) переходить більш високий енергетичний рівень. У цьому стані він захоплюється білком, що містить Fe і S (Fe-S-центр), а потім передається на Fe-білок, що містить ферридоксин.Подальший шлях електрона - поетапний, його транспорт назад до P₇₀₀ через ряд проміжних переносників, серед яких є флавопротеїди та цитохроми. У міру транспорту електрона його енергія вивільняється та використовується на приєднання Ф_н до АДФ із заснуванням АТФ.

Т.ч., при циклічному фотофосфорилуванні енергія світла витрачається на перенесення електрона на високовідновлену сполуку, тобто проти градієнта ОВ-потенціалу, а потім електрон «скочується з гірки», утвореної переносниками з спадним рівнем відновленості, і, збіднений енергією, повертається на ФС1. Механізми сполучення (АТФ-азний комплекс) забезпечують цьому відрізку шляху запасання енергії як АТФ. У найпростіших автотрофів – бактерій – це єдиний шлях фотофосфорилювання.

Нециклічне фотофосфорилювання (НЦФФ). У вищих рослин у процесі еволюції з'явився складніший шлях, який здійснюється за участю двох ФС та забезпечує відновлення НАДФ за рахунок фотоокислення води. Причому відновлення НАДФ здійснює ФС 1 а фотоокислення води - ФС 2. Ці дві системи функціонують одночасно і взаємопов'язано. Р. Хіллом і Ф. Бендаллом (1960) розроблено схему послідовності реакцій, яка отримала назву схеми нециклічного транспорту електронів, або Z-схеми (рис.).

При збудженні P₇₀₀ у РЦ ФС1 електрон захоплюється мономерною формою хлорофілу а і потім послідовно передається через залізосерні білки, ферридоксин, флавопротеїди на відновлення НАДФ. P₇₀₀, не отримавши електрона назад, як у випадку ЦФФ, набуває позитивний заряд, що компенсується електроном ФС2

У ФС2 P₆₈₀, збуджений квантом світла. феофітину. Від феофітину електрон, втрачаючи енергію, послідовно передається на пластохінони, залізосерний білок, цитохром f, пластоціанін і, нарешті, на P₇₀₀ ФС1. Енергія, що звільняється при транспортуванні електрона від збудженої ФС2 на ФС1, використовується для синтезу АТФ з АДФ та Фн.

P₆₈₀, залишившись без електрона, набуває здатності отримувати електрон від води. Незважаючи на активне дослідження, детально механізм процесу фотоокислення води не встановлено. Показано участь білкового комплексу та переносника електронів Z для функціонування яких необхідні Mn, Cl і Са.

Т.ч. при НЦФФ відбувається лінійний або відкритий (не замкнутий за циклом) транспорт електронів. Донором електронів є вода, кінцевим акцептором - НАДФ. Причому відбувається одночасно двоелектронний транспорт. Передача електронів здійснюється за участю двох ФСтому для перенесення кожного електрона витрачаються два кванти світла. На ділянці між ФС2 та ФС1 транспорт електрона йде за спадаючим градієнтом ОВП з вивільненням енергії та запасанням її в АТФ.

Поряд з нециклічним у мембранах хлоропластів вищих рослин функціонує циклічний транспорт електронів. При цьому ферридоксин виконує роль регулятора потоку електронів. При зростанні потреби у АТФ частина електронів від ферридоксину через систему цитохромів повертається до P₇₀₀ із заснуванням АТФ. Відновлення НАДФ у разі не йде, і фотоокислення води з участю ФС2 не требуется.

Білкові комплекси, що беруть участь у фотохімічних реакціях фотосинтезу, у мембранах хлоропластів розподілені нерівномірноНайбільші відмінності спостерігаються між тими мембранами, які щільно зістиковані одна з одною в гранах і тими ділянками мембран, які контактують зі стромою, – закруглені ділянки тилакоїдів гран та мембрани тилакоїдів стреми (рис.).

ФС2 та ССК знаходяться в основному щільно зістикованих мембранах гран.ФС1 зі своїм ССК та АТФ-азний комплекс знаходяться на незістикованих ділянках мембран. Взаємодія між ними здійснюється за допомогою легкорухливого у ліпідній фазі. пластохінону, а також завдяки переміщенню водорозчинного пластоціаніну вздовж внутрішніх поверхонь ламелл і водорозчинного ферридоксину вдалину зовнішніх поверхонь.

До латеральних переміщень здатні пігментбілкові комплекси. взаємний регуляції активності ФС1 та ФС2 включає латеральний транспорт білкових комплексів у мембранах хлоропластів.

Різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилюванням

Основна відмінність - циклічне та нециклічне фотофосфорилювання

Під час світлової реакції фотосинтезу високоенергетичні електрони створюються захопленням світлової енергії фотосистемами. та нециклічне фосфорилювання.Циклічне фотофосфорилювання відбувається під час аноксигенного фотосинтезу, тоді як нециклічне фотофосфорилювання відбувається під час оксигенного фотосинтезу. головна відмінність між циклічним та нециклічним фотофосфорилуванням є те, що при циклічному фотофосфорилуванні електрони рухаються за круговою схемою, тоді як при нециклічному фотофосфорилуванні електрони рухаються за лінійною схемою.

Ключові області покриті

1. Що таке циклічне фотофосфорилювання
- Визначення, Механізм, Значення
2. Що таке нециклічне фотофосфорилювання
- Визначення, Механізм, Значення
3. Які подібності між циклічним та нециклічним фотофосфорилуванням
- Короткий опис загальних рис
4. У чому різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилуванням
- Порівняння основних відмінностей

Ключові терміни: циклічне фотофосфорилювання, електронно-транспортна система (ETS), NADP, нециклічне фотофосфорилювання, кисень, PS I, PS II

Що таке циклічне фотофосфорилювання

Циклічне фотофосфорилування відноситься до синтезу АТФ під час світлової реакції фотосинтезу, пов'язаної з циклічним проходженням електронів і з фотосистеми I (P700). Таким чином, у циклічному фотофосфорилуванні бере участь лише один тип фотосистеми. Вигнані електрони високої енергії проходять через ETS і повертаються до P700. Звідси НАДП+ не використовується як кінцевий акцептор електронів. Оскільки фотосистема II не використовується під час циклічного фотофосфорилювання, при циклічному фотофосфорилуванні кисень не утворюється. Циклічне фотофосфорилювання показано на Малюнок 1.

Малюнок 1: Циклічне фотофосфорилювання

Як правило, циклічне фотофосфорилування відбувається у фотосинтезуючих бактеріях, таких як зелені сірчані та несульфурні бактерії, пурпурові бактерії, геліобактерії та ацидобактерії.

Що таке нециклічне фотофосфорилювання

Нециклічне фотофосфорилування відноситься до синтезу АТФ під час світлової реакції фотосинтезу, коли потрібно донор електронів і кисень утворюється в якості побічного продукту. повертаються в P700. електрони поглинаються NADP + , що виробляє НАДФ. фігура 2.

Малюнок 2: Нециклічне фотофосфорилювання

Як правило, нециклічне фотофосфорилювання відбувається у рослин, водоростей та ціанобактерій. Під час нециклічного фотофосфорилювання утворюються як АТФ, так і НАДФН.

Подібності між циклічним та нециклічним фотофосфорилюванням

• Під час світлової реакції фотосинтезу відбувається як циклічне, і нециклічне фотофосфорилирование.
• Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання є двома типами ETS.
• І циклічне, і нециклічне фотофосфорилування залежить від світла.
• Як циклічне, так і нециклічне фотофосфорилування генерують АТФ.

Різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилюванням

Визначення

Циклічне фотофосфорилювання: Циклічне фотофосфорилювання відноситься до синтезу АТФ під час світлової реакції фотосинтезу, пов'язаного з циклічним проходженням електронів до та від P700.

Нециклічне фотофосфорилювання Нециклічне фотофосфорилювання відноситься до синтезу АТФ під час світлової реакції фотосинтезу, при якій потрібно донор електронів, а кисень виробляється як побічний продукт.

Входження

Циклічне фотофосфорилювання: Циклічне фотофосфорилювання відбувається в ізольованих хлоропластах та фотосинтезуючих бактеріях.

Нециклічне фотофосфорилювання: Нециклічне фотофосфорилювання зустрічається у рослин, водоростей та ціанобактерій.

Тип фотосинтезу

Циклічне фотофосфорилювання Циклічне фотофосфорилювання відбувається при аноксигенному фотосинтезі.

Нециклічне фотофосфорилювання Нециклічне фотофосфорилювання відбувається при кисневому фотосинтезі.

Електронний рух

Циклічне фотофосфорилювання Електрони рухаються за циклічною схемою при циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання Електрони рухаються за лінійною схемою при нециклічному фотофосфорилуванні.

фотосистеми

Циклічне фотофосфорилювання: Лише фотосистема I бере участь у циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання: Обидві фотосистеми І та ІІ беруть участь у нециклічному фотофосфорилуванні.

Електрони, вперше вигнані з

Циклічне фотофосфорилювання Електрони першими видаляються з реакційного центру PS I при циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання Електрони спочатку видаляються з реакційного центру PS II при нециклічному фотофосфорилуванні.

Доля Електронів

Циклічне фотофосфорилювання: Електрони повертаються до P700 після проходження ETS у циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання Електрони повертаються в реакційний центр P680, і вони приймаються НАДП + у нециклічному фотофосфорилуванні.

Кінцевий електронний акцептор

Циклічне фотофосфорилювання: Кінцевий акцептор електронів циклічного фотофосфорилювання є P700.

Нециклічне фотофосфорилювання: Кінцевий акцептор електронів нециклічного фотофосфорилювання – НАДФ+.

фотоліз

Циклічне фотофосфорилювання Фотоліз не відбувається при циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання Фотоліз відбувається при нециклічному фотофосфорилуванні.

кисень

Циклічне фотофосфорилювання: Кисень не утворюється при циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання: Кисень утворюється при нециклічному фотофосфорилуванні.

Результат

Циклічне фотофосфорилювання: Тільки АТФ продукується при циклічному фотофосфорилуванні.

Нециклічне фотофосфорилювання Як АТФ, так і відновлені коферменти утворюються при нециклічному фотофосфорилуванні.

Ефект світла

Циклічне фотофосфорилювання Циклічне фотофосфорилювання відбувається при низькій інтенсивності світла.

Нециклічне фотофосфорилювання: Нециклічне фотофосфорилювання відбувається за більш високої інтенсивності світла.

Анаеробні / Аеробні

Циклічне фотофосфорилювання Циклічне фотофосфорилювання відбувається в основному в анаеробних умовах.

Нециклічне фотофосфорилювання Нециклічне фотофосфорилювання відбувається в основному в аеробних умовах.

інгібування

Циклічне фотофосфорилювання: Діурон не може пригнічувати циклічне фотофосфорилювання.

Нециклічне фотофосфорилювання: Нециклічне фотофосфорилювання пригнічується Діуроном.

Висновок

Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання є двома механізмами фотофосфорилювання, що відбуваються під час світлової реакції фотосинтезу. Циклічне фотофосфорилювання відбувається у фотосинтезуючих бактеріях під час аноксигенного фотосинтезу. Нециклічне фотофосфорилювання відбувається у рослин, водоростей та ціанобактерій під час кисневого фотосинтезу. Електрони рухаються у циклі під час циклічного фотофосфорилювання, тоді як вони не рециркулюються при нециклічному фотофосфорилуванні. Основна відмінність між циклічним та нециклічним фотофосфорилуванням полягає в їх русі електронів.

Посилання:

1. «Циклічний та нециклічний потік електронів».Мандевільська середня школа,

Різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилюванням

Ключова відмінність - циклічне та нециклічне фотофосфорилювання

Фотофосфорилювання або фотосинтетичне фосфорилювання – це процес, при якому АТФ продукується під час світлозалежних реакцій фотосинтезу. Фосфатна група додається до АДФ з утворенням АТФ, використовуючи рушійну силу протонів, що генерується під час циклічних та нециклічних ланцюгів перенесення електронів при фотосинтезі. Енергія надходить від сонячного світла, щоб ініціювати процеси, і синтез АТФ відбувається на комплексах АТФази, розташованих у тилакоїдних мембранах хлоропластів. Синтез АТФ під час циклічного електронного потоку аноксигенного фотосинтезу відомий як циклічне фотофосфорилування.Виробництво АТФ під час нециклічного електронного потоку кисневого фотосинтезу відоме як нециклічне фотофосфорилування. Це ключова різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилуванням.

ЗМІСТ
1. Огляд та основні відмінності
2. Що таке циклічне фотофосфорилювання
3. Що таке нециклічне фотофосфорилювання
4. Порівняння пліч-о-пліч - циклічне та нециклічне фотофосфорилювання
5. Резюме

Що таке циклічне фотофосфорилювання?

Циклічне фосфорилювання є процесом, який продукує АТФ з АДФ під час світлозалежного циклічного ланцюга перенесення електронів фотосинтезу. Фотосистема I бере участь у цьому процесі. Коли хлорофіли S I поглинають світлову енергію, електрони високої енергії вивільняються з реакційного центру P700. Ці електрони приймаються первинним акцептором електронів, потім проходять через кілька акцепторів електронів, таких як ферредоксин (Fd), пластохинон (PQ), комплекс цитохрому і пластоцианин (PC). Нарешті ці електрони повертаються до P700 після проходження циклічного руху. Коли електрони рухаються вниз через електронні носії, вони звільняють потенційну енергію. Ця енергія використовується для виробництва АТФ із АДФ ферментом АТФ-синтази. Отже, цей процес відомий як циклічне фотофосфорилування.

PS II не бере участі у циклічному фотофосфорилуванні. Отже вода не бере участі в цьому процесі; в результаті циклічне фотофосфорилування не генерує молекулярний кисень як побічний продукт. Оскільки електрони повертаються в S I, під час циклічного фотофосфорилування не генерується відновна потужність (без NADPH).

Малюнок 01: Циклічне фотофосфорилювання

Що таке нециклічне фотофосфорилювання?

Нециклічне фотофосфорилювання – це процес синтезу АТФ з використанням світлової енергії за допомогою нециклічного електронно-транспортного ланцюга фотосинтезу. У цьому процесі задіяні два типи фотосистем: PS I та PS II. Нециклічне фотофосфорилювання ініціюється PS II. Він поглинає енергію світла та вивільняє електрони високої енергії. Молекули води розщеплюються поблизу PS II, виділяючи протони (іони H+) та молекулярний кисень за рахунок поглиненої енергії. Електрони високої енергії приймаються первинним акцептором електронів та проходять через пластохінон (PQ), комплекс цитохрому та пластоціанін (PC). Потім ці електрони поглинаються S I. Прийняті електрони S I знову проходять через акцептори електронів і досягають НАДФ. +. Ці електрони з'єднуються з Н+ та НАДП+ сформувати НАДФН та розірвати ланцюг переносу електронів. Під час ланцюга перенесення електронів енергія, що вивільняється, використовується для виробництва АТФ з АДФ. Оскільки електрони не повертаються до PS II, цей процес відомий як нециклічне фотофосфорилування.

У порівнянні з циклічним фотофосфорилуванням нециклічне фотофосфорилювання є звичайним явищем і широко спостерігається у всіх зелених рослин, водоростей та ціанобактерій. Це вірусний процес для живих організмів, так як це єдиний процес, який виділяє молекулярний кисень у навколишнє середовище.

Малюнок 02: Нециклічне фотофосфорилювання

У чому різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилюванням?

Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання

Резюме - Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання

АТФ виробляється з допомогою енергії світла, поглиненої у процесі фотосинтезу. Цей процес відомий як фотофосфорилування. Фотофосфорилювання може відбуватися двома шляхами, відомими як циклічне та нециклічне фотофосфорилювання. Під час циклічного фотофосфорилювання електрони високої енергії проходять через акцептори електронів у циклічних рухах та виділяють енергію для виробництва АТФ. Під час нециклічного фотофосфорилювання електрони високої енергії проходять через акцептори електронів у Z-подібних нециклічних рухах. Вивільнені електрони не повертаються в ті ж фотосистеми при нециклічному фотофосфорилуванні. Однак в обох процесах АТФ продукується однаково з використанням потенційної енергії, що виділяється ланцюгом перенесення електронів. Нециклічне фотофосфорилювання дає АТФ,₂і NADPH, тоді як циклічне фотофосфорилювання продукує тільки АТФ. Обидві фотосистеми беруть участь у нециклічному фотофосфорилуванні, тоді як тільки одна фотосистема (PS I) бере участь у циклічному фотофосфорилуванні. У цьому різниця між циклічним та нециклічним фотофосфорилуванням.

Зображення надано:
1. «Циклічне фотофосфорилювання» Девід Берард – власна робота (CC0) через Commons Wikimedia
2. «Тілакоїдна мембрана 3» By Somepics – власна робота (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia

Циклічне фотофосфорилювання

При цьому використовується обхідний шлях перенесення електронів від збудженого реакційного центру – саме той же ланцюг перенесення електронів, який веде з фотосистеми 2. Електрони проходять по ній повертаються назад до реакційного центру фотосистеми 1 – Р700. Т.о. електрони повертаються назад до Р₇₀₀ з іншого ланцюга перенесення електронів. Як і при нециклічному фосфорилуванні енергія збудження електронів, що переміщаються вздовж цього ланцюга, спрямовується на отримання АТФ.

Воно може йти паралельно з нециклічним. Крім того, воно використовується деякими фотосинтетичними бактеріями, які в процесі фотосинтезу не виділяють кисню.

Порівняння циклічного та нециклічного фотофосфорилювання

Таким чином, у світлову фазу відбувається фотоліз води, який супроводжується трьома найважливішими процесами:

2) освітою НАДФ · Н₂;

3) освітою кисню. Кисень дифундує в атмосферу, АТФ та НАДФ·Н₂ транспортуються в строму хлоропласту та беруть участь у процесах темнової фази.

кількість АТФ, синтезована АТФ-синтетазою, не пов'язана жорсткою залежністю від кількості електронів, пропущених по ланцюжку білків у фотосистемі II.

Протікає у стромі хлоропласту.

Для її реакцій не потрібна енергія світла, тому вони відбуваються не тільки на світлі, а й у темряві.

Реакції темнової фази представляють ланцюжок послідовних перетворень вуглекислого газу (надходить з повітря), що призводить до утворення глюкози та інших органічних речовин.

В даний час розрізняють два типи фотосинтезу:₃- і С₄-Фотосинтез. Це тип фотосинтезу, при якому першим продуктом є тривуглецеві (С₃) з'єднання. З₃-фотосинтез був відкритий раніше₄-Фотосинтеза (М. Кальвін).

Характерні особливості С₃-Фотосинтеза:

1) Перша реакція в цьому ланцюжку - фіксація вуглекислого газу Акцептором вуглекислого газу є рибулозодифосфат,

2) реакцію карбоксилювання рибулозодифосфату каталізує рибулозодифосфат-карбоксилаза,

3) в результаті карбоксилювання рибулозодифосфат утворюється шестивуглецева сполука, яка розпадається на дві фосфогліцеринової кислоти.

фосфогліцеринова кислота відновлюється до тріозофосфатів (ТФ). Частина ТФ йде на регенерацію рибулозодифосфату, частина перетворюється на глюкозу. У цих реакціях використовуються енергії АТФ та НАДФ·Н₂, утворених у світлову фазу;

цикл цих реакцій отримав назву цикл Кальвіна:

Крім глюкози, у процесі фотосинтезу утворюються інші мономери складних органічних сполук – амінокислоти, гліцерин та жирні кислоти, нуклеотиди.