Differenza chiave: fosforilazione ossidativa vs fotofosforilazione
L'adenosina trifosfato (ATP) è un fattore importante per la sopravvivenza e la funzione degli organismi viventi. L'ATP è conosciuto come la valuta energetica universale della vita. La produzione di ATP all'interno del sistema vivente avviene in molti modi. La fosforilazione ossidativa e la fotofosforilazione sono due meccanismi principali che producono la maggior parte dell'ATP cellulare all'interno di un sistema vivente. La fosforilazione ossidativa utilizza l'ossigeno molecolare durante la sintesi dell'ATP e avviene vicino alle membrane dei mitocondri mentre la fotofosforilazione utilizza la luce solare come fonte di energia per la produzione di ATP e avviene nella membrana tilacoide del cloroplasto. Il differenza fondamentale tra fosforilazione ossidativa e fotofosforilazione è quello la produzione di ATP è guidata dal trasferimento di elettroni all'ossigeno nella fosforilazione ossidativa mentre la luce solare guida la produzione di ATP nella fotofosforilazione.
Cos'è la fosforilazione ossidativa?
La fosforilazione ossidativa è la via metabolica che produce ATP utilizzando enzimi con presenza di ossigeno. È lo stadio finale della respirazione cellulare degli organismi aerobici. Esistono due processi principali di fosforilazione ossidativa; catena di trasporto degli elettroni e chemiosmosi. Nella catena di trasporto degli elettroni, facilita le reazioni redox che coinvolgono molti intermedi redox per guidare il movimento degli elettroni dai donatori di elettroni agli accettori di elettroni. L'energia derivata da queste reazioni redox viene utilizzata per produrre ATP nella chemiosmosi. Nel contesto degli eucarioti, la fosforilazione ossidativa viene effettuata in diversi complessi proteici all'interno della membrana interna dei mitocondri. Nel contesto dei procarioti, questi enzimi sono presenti nello spazio intermembrana della cellula.
Le proteine coinvolte nella fosforilazione ossidativa sono legate tra loro. Negli eucarioti, durante la catena di trasporto degli elettroni vengono utilizzati cinque complessi proteici principali. L'accettore di elettroni finale della fosforilazione ossidativa è l'ossigeno. Accetta un elettrone e si riduce a formare acqua. Quindi, l'ossigeno dovrebbe essere presente per produrre ATP mediante la fosforilazione ossidativa.
Figura 01: Fosforilazione ossidativa
L'energia che viene rilasciata durante il flusso di elettroni attraverso la catena viene utilizzata nel trasporto di protoni attraverso la membrana interna dei mitocondri. Questa energia potenziale è diretta al complesso proteico finale che è l'ATP sintasi per produrre ATP. La produzione di ATP avviene nel complesso ATP sintasi. Catalizza l'aggiunta del gruppo fosfato all'ADP e facilita la formazione di ATP. La produzione di ATP utilizzando l'energia rilasciata durante il trasferimento di elettroni è nota come chemiosmosi.
Cos'è la fotofosforilazione?
Nel contesto della fotosintesi, il processo che fosforila l'ADP in ATP utilizzando l'energia della luce solare viene chiamato fotofosforilazione. In questo processo, la luce solare attiva diverse molecole di clorofilla per creare un donatore di elettroni di alta energia che sarebbe accettato da un accettore di elettroni a bassa energia. Pertanto, l'energia luminosa implica la creazione sia di un donatore di elettroni ad alta energia che di un accettore di elettroni a bassa energia. Come risultato di un gradiente di energia creato, gli elettroni si sposteranno da donatore ad accettore in modo ciclico e non ciclico. Il movimento degli elettroni avviene attraverso la catena di trasporto degli elettroni.
La fotofosforilazione potrebbe essere classificata in due gruppi; fotofosforilazione ciclica e fotofosforilazione non ciclica. La fotofosforilazione ciclica si verifica in un punto speciale del cloroplasto noto come membrana tilacoide. La fotofosforilazione ciclica non produce ossigeno e NADPH. Questo percorso ciclico avvia il flusso di elettroni verso un complesso di pigmenti di clorofilla noto come fotosistema I. Dal fotosistema I viene potenziato l'elettrone ad alta energia. A causa dell'instabilità dell'elettrone, sarà accettato da un accettore di elettroni che si trova a livelli di energia inferiori. Una volta avviati, gli elettroni si sposteranno da un accettore di elettroni al successivo in una catena mentre pompano ioni H+ attraverso la membrana che produce una forza motrice protonica. Questa forza motrice protonica porta allo sviluppo di un gradiente energetico che viene utilizzato nella produzione di ATP da ADP utilizzando l'enzima ATP sintasi durante il processo.
Figura 02: Fotofosforilazione
Nella fotofosforilazione non ciclica, coinvolge due complessi di pigmenti clorofilliani (fotosistema I e fotosistema II). Questo avviene nello stroma. In questo percorso di fotolisi dell'acqua, la molecola avviene nel fotosistema II che trattiene inizialmente due elettroni derivati dalla reazione di fotolisi all'interno del fotosistema. L'energia luminosa comporta l'eccitazione di un elettrone dal fotosistema II che subisce una reazione a catena e infine trasferito a una molecola centrale presente nel fotosistema II. L'elettrone si sposterà da un accettore di elettroni all' altro in un gradiente di energia che sarà infine accettato da una molecola di ossigeno. Qui in questo percorso vengono prodotti sia ossigeno che NADPH.
Quali sono le somiglianze tra la fosforilazione ossidativa e la fotofosforilazione?
- Entrambi i processi sono importanti nel trasferimento di energia all'interno del sistema vivente.
- Entrambi coinvolti nell'utilizzo di intermedi redox.
- In entrambi i processi, la produzione di una forza motrice protonica porta al trasferimento di ioni H+ attraverso la membrana.
- Il gradiente energetico creato da entrambi i processi viene utilizzato per produrre ATP da ADP.
- Entrambi i processi utilizzano l'enzima ATP sintasi per produrre ATP.
Qual è la differenza tra fosforilazione ossidativa e fotofosforilazione?
Fosforilazione ossidativa vs fotofosforilazione |
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| La fosforilazione ossidativa è il processo che produce ATP utilizzando enzimi e ossigeno. È l'ultima fase della respirazione aerobica. | La fotofosforilazione è il processo di produzione di ATP che utilizza la luce solare durante la fotosintesi. |
| Fonte di energia | |
| L'ossigeno molecolare e il glucosio sono le fonti di energia della fosforilazione ossidativa. | La luce solare è la fonte di energia della fotofosforilazione. |
| Località | |
| La fosforilazione ossidativa si verifica nei mitocondri | La fotofosforilazione si verifica nel cloroplasto |
| Evento | |
| La fosforilazione ossidativa si verifica durante la respirazione cellulare. | La fotofosforilazione si verifica durante la fotosintesi. |
| Accettatore di elettroni finale | |
| L'ossigeno è l'ultimo accettore di elettroni della fosforilazione ossidativa. | NADP+ è l'ultimo accettore di elettroni della fotofosforilazione. |
Riepilogo – Fosforilazione ossidativa vs fotofosforilazione
La produzione di ATP all'interno del sistema vivente avviene in molti modi. La fosforilazione ossidativa e la fotofosforilazione sono due meccanismi principali che producono la maggior parte dell'ATP cellulare. Negli eucarioti, la fosforilazione ossidativa viene effettuata in diversi complessi proteici all'interno della membrana interna dei mitocondri. Coinvolge molti intermedi redox per guidare il movimento degli elettroni dai donatori di elettroni agli accettori di elettroni. Infine, utilizzando l'energia rilasciata durante il trasferimento di elettroni viene utilizzata per produrre ATP dall'ATP sintasi. Il processo che fosforila l'ADP in ATP utilizzando l'energia della luce solare è indicato come fotofosforilazione. Succede durante la fotosintesi. La fotofosforilazione avviene in due modi principali; fotofosforilazione ciclica e fotofosforilazione non ciclica. La fosforilazione ossidativa si verifica nei mitocondri e la fotofosforilazione nei cloroplasti. Questa è la differenza tra fosforilazione ossidativa e fotofosforilazione.
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