Unterschied zwischen cyclischer und nichtcyclischer Photophosphorylierung

Hauptunterschied - zyklische vs. nichtcyclische Photophosphorylierung

Während der Lichtreaktion der Photosynthese werden die hochenergetischen Elektronen durch die Erfassung der Lichtenergie durch die Photosysteme erzeugt. Diese hochenergetischen Elektronen werden aus den Photosystemen ausgestoßen und durch eine Reihe von Molekülkomplexen geleitet, die als Elektronentransportsystem (ETS) bekannt sind und ATP synthetisieren. Dieser Vorgang wird als Photophosphorylierung bezeichnet. Die zwei Arten der Photophosphorylierung sind cyclische und nichtcyclische Phosphorylierung. Die zyklische Photophosphorylierung tritt während der anoxygenen Photosynthese auf, während die nichtcyclische Photophosphorylierung bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese auftritt. Das Hauptunterschied zwischen cyclischer und nichtcyclischer Photophosphorylierung ist das Bei der cyclischen Photophosphorylierung bewegen sich die Elektronen in einem kreisförmigen Muster, während sich bei der nichtcyclischen Photophosphorylierung die Elektronen in einem linearen Muster bewegen. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist cyclische Photophosphorylierung?
     - Definition, Mechanismus, Bedeutung
2. Was ist nichtcyclische Photophosphorylierung?
     - Definition, Mechanismus, Bedeutung
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen cyclischer und nichtcyclischer Photophosphorylierung?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen cyclischer und nichtcyclischer Photophosphorylierung?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Cyclische Photophosphorylierung, Elektronentransportsystem (ETS), NADP, Nichtcyclische Photophosphorylierung, Sauerstoff, PS I, PS II

Was ist cyclische Photophosphorylierung?

Zyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, gekoppelt an einen zyklischen Durchgang von Elektronen zum und vom Photosystem I (P700). Daher ist nur ein einziger Typ eines Photosystems an der cyclischen Photophosphorylierung beteiligt. Die ausgestoßenen Hochenergieelektronen durchlaufen die ETS und kehren zum P700 zurück. Daher NADP⁺ wird nicht als endgültiger Elektronenakzeptor verwendet. Da das Photosystem II nicht während der cyclischen Photophosphorylierung verwendet wird, wird bei der cyclischen Photophosphorylierung kein Sauerstoff erzeugt. Die cyclische Photophosphorylierung ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Cyclische Photophosphorylierung

Im Allgemeinen tritt die zyklische Photophosphorylierung in photosynthetischen Bakterien wie grünen Schwefel- und Nichtschwefelbakterien, Purpurbakterien, Heliobakterien und Säurebakterien auf. Wenn die ATP-Zufuhr abnimmt und bei hohen NADPH-Konzentrationen, verschieben sich auch Chloroplasten in die cyclische Photophosphorylierung.

Was ist nichtcyclische Photophosphorylierung?

Nichtzyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, bei der ein Elektronendonor erforderlich ist und Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt wird. Sowohl das Photosystem I (P700) als auch das Photosystem II (P680) werden bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung verwendet. Die aus P680 ausgestoßenen Hochenergieelektronen durchlaufen die ETS und kehren zu P700 zurück. Bei P700 werden diese Elektronen von NADP aufgenommen⁺, NADPH produzieren. Bei P680 findet eine Photolyse statt, bei der Wasser freigesetzt wird, um die freigesetzten Elektronen von P680 zu ersetzen. Bei diesem Prozess entsteht Sauerstoff als Nebenprodukt. Die nichtcyclische Photophosphorylierung ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Nichtcyclische Photophosphorylierung

Im Allgemeinen tritt die nichtcyclische Photophosphorylierung in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien auf. Während der nichtzyklischen Photophosphorylierung werden sowohl ATP als auch NADPH produziert.

Ähnlichkeiten zwischen cyclischer und nichtcyclischer Photophosphorylierung

• Sowohl die cyclische als auch die nichtcyclische Photophosphorylierung treten während der Lichtreaktion der Photosynthese auf.
• Zyklische und nichtzyklische Photophosphorylierung sind zwei Arten von ETS.
• Sowohl die cyclische als auch die nichtcyclische Photophosphorylierung sind lichtabhängig.
• Sowohl die cyclische als auch die nichtcyclische Photophosphorylierung erzeugen ATP.

Unterschied zwischen cyclischer und nichtcyclischer Photophosphorylierung

Definition

Cyclische Photophosphorylierung: Cyclische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, die Kopplung an einen cyclischen Durchgang von Elektronen zu und von P700.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Nichtzyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, bei der ein Elektronendonor erforderlich ist und Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt wird.

Auftreten

Cyclische Photophosphorylierung: Die cyclische Photophosphorylierung findet in isolierten Chloroplasten und photosynthetischen Bakterien statt.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Die nichtzyklische Photophosphorylierung tritt in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien auf.

Art der Photosynthese

Cyclische Photophosphorylierung: Die cyclische Photophosphorylierung findet in der anoxygenen Photosynthese statt.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Die nichtcyclische Photophosphorylierung tritt bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese auf.

Elektronenbewegung

Cyclische Photophosphorylierung: Elektronen bewegen sich bei der cyclischen Photophosphorylierung in einem zyklischen Muster.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung bewegen sich die Elektronen linear.

Photosysteme

Cyclische Photophosphorylierung: Nur das Photosystem I ist an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Beide Photosysteme I und II sind an der nichtcyclischen Photophosphorylierung beteiligt.

Elektronen zuerst vertrieben

Cyclische Photophosphorylierung: Bei der cyclischen Photophosphorylierung werden zuerst Elektronen aus dem Reaktionszentrum von PS I ausgestoßen.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung werden zuerst Elektronen aus dem Reaktionszentrum von PS II ausgestoßen.

Schicksal der Elektronen

Cyclische Photophosphorylierung: Elektronen kehren zum P700 zurück, nachdem sie bei der cyclischen Photophosphorylierung das ETS durchlaufen haben.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Elektronen kehren zum Reaktionszentrum von P680 zurück und werden von NADP akzeptiert⁺ bei der nichtcyclischen Photophosphorylierung.

Final Electron Acceptor

Cyclische Photophosphorylierung: Der endgültige Elektronenakzeptor der cyclischen Photophosphorylierung ist P700.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Der endgültige Elektronenakzeptor der nichtcyclischen Photophosphorylierung ist NADP⁺.

Photolyse

Cyclische Photophosphorylierung: Bei der cyclischen Photophosphorylierung tritt keine Photolyse auf.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Die Photolyse tritt bei der nichtcyclischen Photophosphorylierung auf.

Sauerstoff

Cyclische Photophosphorylierung: Bei der cyclischen Photophosphorylierung wird kein Sauerstoff erzeugt.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung wird Sauerstoff erzeugt.

Ergebnis

Cyclische Photophosphorylierung: Bei der cyclischen Photophosphorylierung wird nur ATP erzeugt.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Bei der nichtcyclischen Photophosphorylierung werden sowohl ATP als auch reduzierte Coenzyme hergestellt.

Wirkung von Licht

Cyclische Photophosphorylierung: Die zyklische Photophosphorylierung erfolgt bei geringer Lichtintensität.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Die nichtcyclische Photophosphorylierung tritt bei höherer Lichtintensität auf.

Anaerob / Aerobic

Cyclische Photophosphorylierung: Die cyclische Photophosphorylierung findet hauptsächlich unter anaeroben Bedingungen statt.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Die nichtzyklische Photophosphorylierung findet hauptsächlich unter aeroben Bedingungen statt.

Hemmung

Cyclische Photophosphorylierung: Die cyclische Photophosphorylierung kann durch Diuron nicht inhibiert werden.

Nichtcyclische Photophosphorylierung: Die nichtcyclische Photophosphorylierung wird durch Diuron inhibiert.

Fazit

Zyklische und nichtzyklische Photophosphorylierung sind die beiden Mechanismen der Photophosphorylierung, die während der Lichtreaktion der Photosynthese auftreten. Die zyklische Photophosphorylierung tritt in photosynthetischen Bakterien während der anoxygenen Photosynthese auf. Die nichtzyklische Photophosphorylierung tritt in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien während der sauerstoffhaltigen Photosynthese auf. Elektronen bewegen sich während der cyclischen Photophosphorylierung in einem Zyklus, während sie nicht in der nichtcyclischen Photophosphorylierung recycelt werden. Der Hauptunterschied zwischen der cyclischen und der nichtcyclischen Photophosphorylierung ist ihre Elektronenbewegung.

Referenz:

1. "Zyklischer vs. nichtzyklischer Elektronenfluss" Mandeville Gymnasium, Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "Thylakoidmembran 3" von Somepics - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Cyclic Photophosphorylation" Von David Berard - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia