Hauptunterschied – zyklische vs. nichtzyklische Photophosphorylierung

Während der Lichtreaktion der Photosynthese werden die hochenergetischen Elektronen durch das Einfangen von 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 die zyklische und die nichtzyklische Phosphorylierung. Die zyklische Photophosphorylierung tritt während der anoxygenen Photosynthese auf, während die nichtzyklische Photophosphorylierung bei der oxygenischen Photosynthese auftritt. Die Hauptunterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung ist, dass Bei der zyklischen Photophosphorylierung bewegen sich die Elektronen in einem kreisförmigen Muster, während sich die Elektronen bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung in einem linearen Muster bewegen.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist zyklische Photophosphorylierung? – Definition, Mechanismus, Bedeutung 2. Was ist nichtzyklische Photophosphorylierung? – Definition, Mechanismus, Bedeutung 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Zyklische Photophosphorylierung, Elektronentransportsystem (ETS), NADP, Nichtzyklische Photophosphorylierung, Sauerstoff, PS I, PS II

Was ist zyklische Photophosphorylierung?

Zyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, die an einen zyklischen Durchgang von Elektronen zum und vom Photosystem I (P700) gekoppelt ist. Somit ist nur ein einziger Photosystemtyp an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt. Die ausgestoßenen hochenergetischen Elektronen passieren den ETS und kehren zum P700 zurück. Daher ist NADP⁺ wird nicht als letzter Elektronenakzeptor verwendet. Da bei der zyklischen Photophosphorylierung das Photosystem II nicht verwendet wird, entsteht bei der zyklischen Photophosphorylierung kein Sauerstoff. Die zyklische Photophosphorylierung ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Zyklische Photophosphorylierung

Im Allgemeinen tritt eine zyklische Photophosphorylierung in photosynthetischen Bakterien wie grünen Schwefel- und Nichtschwefelbakterien, Purpurbakterien, Heliobakterien und Acidobakterien auf. Bei sinkender ATP-Versorgung und bei hohen NADPH-Konzentrationen gehen auch Chloroplasten in die zyklische Photophosphorylierung über.

Was ist nichtzyklische Photophosphorylierung?

Die nichtzyklische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, bei der ein Elektronendonor benötigt wird und Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt wird. Sowohl Photosystem I (P700) als auch Photosystem II (P680) werden bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung verwendet. Die von P680 ausgestoßenen hochenergetischen Elektronen passieren den ETS und kehren zu P700 zurück. Bei P700 werden diese Elektronen von NADP. aufgenommen⁺, produziert NADPH. Bei P680 tritt Photolyse auf, bei der Wasser gespalten wird, um die freigesetzten Elektronen von P680 zu ersetzen. Bei diesem Prozess entsteht als Nebenprodukt Sauerstoff. Die nichtcyclische Photophosphorylierung ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Nichtzyklische Photophosphorylierung

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

Ähnlichkeiten zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung

Unterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung

Definition

Zyklische Photophosphorylierung: Cyclische Photophosphorylierung bezieht sich auf die Synthese von ATP während der Lichtreaktion der Photosynthese, die an einen zyklischen Durchgang von Elektronen zu und von P700 gekoppelt ist.

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

Auftreten

Zyklische Photophosphorylierung: Zyklische Photophosphorylierung tritt in isolierten Chloroplasten und photosynthetischen Bakterien auf.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Nichtzyklische Photophosphorylierung tritt in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien auf.

Art der Photosynthese

Zyklische Photophosphorylierung: Zyklische Photophosphorylierung tritt bei der anoxygenen Photosynthese auf.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Die nichtzyklische Photophosphorylierung tritt bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese auf.

Elektronenbewegung

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

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Elektronen bewegen sich bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung in einem linearen Muster.

Fotosysteme

Zyklische Photophosphorylierung: An der zyklischen Photophosphorylierung ist nur das Photosystem I beteiligt.

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

Elektronen zuerst ausgestoßen aus

Zyklische Photophosphorylierung: Bei der zyklischen Photophosphorylierung werden zunächst Elektronen aus dem Reaktionszentrum von PS I ausgestoßen.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Bei der nichtcyclischen Photophosphorylierung werden zunächst Elektronen aus dem Reaktionszentrum von PS II ausgestoßen.

Schicksal der Elektronen

Zyklische Photophosphorylierung: Elektronen kehren zum P700 zurück, nachdem sie ETS in zyklischer Photophosphorylierung passiert haben.

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

Endgültiger Elektronenakzeptor

Zyklische Photophosphorylierung: Der letzte Elektronenakzeptor der zyklischen Photophosphorylierung ist P700.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Der letzte Elektronenakzeptor der nichtcyclischen Photophosphorylierung ist NADP⁺.

Photolyse

Zyklische Photophosphorylierung: Bei der zyklischen Photophosphorylierung findet keine Photolyse statt.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Die Photolyse tritt bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung auf.

Sauerstoff

Zyklische Photophosphorylierung: Bei der zyklischen Photophosphorylierung wird kein Sauerstoff erzeugt.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Sauerstoff entsteht bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung.

Ergebnis

Zyklische Photophosphorylierung: Bei der zyklischen Photophosphorylierung entsteht nur ATP.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Sowohl ATP als auch reduzierte Coenzyme werden bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung produziert.

Wirkung von Licht

Zyklische Photophosphorylierung: Zyklische Photophosphorylierung tritt bei geringer Lichtintensität auf.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Bei höherer Lichtintensität tritt eine nichtzyklische Photophosphorylierung auf.

Anaerob/Aerob

Zyklische Photophosphorylierung: Zyklische Photophosphorylierung findet hauptsächlich unter anaeroben Bedingungen statt.

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

Hemmung

Zyklische Photophosphorylierung: Die zyklische Photophosphorylierung kann durch Diuron nicht gehemmt werden.

Nichtzyklische Photophosphorylierung: Die nichtzyklische Photophosphorylierung wird durch Diuron gehemmt.

Abschluss

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 zyklischen Photophosphorylierung in einem Zyklus, während sie bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung nicht recycelt werden. Der Hauptunterschied zwischen zyklischer und nichtzyklischer Photophosphorylierung ist ihre Elektronenbewegung.

Referenz:

1. „Zyklischer vs. nichtzyklischer Elektronenfluss.“ Mandeville High School, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

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