主な違い - 環状と非環状の光リン酸化
光合成の光反応中に、光化学系による光エネルギーの捕捉によって高エネルギー電子が生成されます。これらの高エネルギー電子は、光化学系から排出され、電子伝達系 (ETS) として知られる一連の分子複合体を通過し、ATP を合成します。このプロセスは、光リン酸化と呼ばれます。光リン酸化には、環状リン酸化と非環状リン酸化の 2 種類があります。環状光リン酸化は無酸素光合成中に発生し、非環状光リン酸化は酸素発生光合成中に発生します。 主な違い 環状光リン酸化と非環状光リン酸化の違いは、環状光リン酸化では電子が円形パターンで移動するのに対し、非環状光リン酸化では電子が線形パターンで移動することです。 .
対象となる主な分野
1.環状光リン酸化とは
– 定義、メカニズム、重要性
2.非環状光リン酸化とは
– 定義、メカニズム、重要性
3.環状光リン酸化と非環状光リン酸化の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.環状光リン酸化と非環状光リン酸化の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:環状光リン酸化、電子輸送システム (ETS)、NADP、非環状光リン酸化、酸素、PS I、PS II
環状光リン酸化とは
周期的な光リン酸化とは、光合成の光反応中の ATP の合成を指し、光化学系 I (P700) との間の電子の周期的な通過に結合します。したがって、単一タイプの光化学系のみが環状光リン酸化に関与しています。放出された高エネルギー電子は ETS を通過し、P700 に戻ります。したがって、NADP は最終的な電子アクセプターとして使用されません。光化学系 II は循環型光リン酸化中に使用されないため、循環型光リン酸化では酸素は生成されません。周期的な光リン酸化は、図 1 に示されています。
図 1:周期的な光リン酸化
一般に、緑色硫黄細菌および非硫黄細菌、紫色細菌、ヘリオバクテリア、アシドバクテリアなどの光合成細菌では、循環的な光リン酸化が起こります。 ATP 供給が低下し、NADPH 濃度が高くなると、葉緑体も環状光リン酸化に移行します。
非環式光リン酸化とは
非環式光リン酸化とは、電子供与体が必要で、酸素が副産物として生成される光合成の光反応中の ATP の合成を指します。光化学系 I (P700) と光化学系 II (P680) の両方が非環状光リン酸化に使用されます。 P680 から放出された高エネルギー電子は、ETS を通過して P700 に戻ります。 P700 では、これらの電子が NADP に取り込まれ、NADPH が生成されます。 P680 で光分解が起こり、水を分解して P680 の放出された電子を置き換えます。この過程で、副産物として酸素が生成されます。非環状光リン酸化は 図 2 に示されています .
図 2:非環式の光リン酸化
一般に、非環状光リン酸化は植物、藻類、シアノ バクテリアで発生します。非環状光リン酸化の間、ATP と NADPH の両方が生成されます。
環状光リン酸化と非環状光リン酸化の類似点
- 光合成の光反応では、環状光リン酸化と非環状光リン酸化の両方が発生します。
- 環状光リン酸化と非環状光リン酸化は 2 種類の ETS です。
- 環状光リン酸化と非環状光リン酸化はどちらも光依存性です。
- 環状光リン酸化と非環状光リン酸化の両方で ATP が生成されます。
環状光リン酸化と非環状光リン酸化の違い
定義
循環光リン酸化: 周期的な光リン酸化とは、光合成の光反応中の ATP の合成を指し、P700 への、および P700 からの電子の周期的な通過に結合します。
非環式光リン酸化: 非環式光リン酸化とは、光合成の光反応中に ATP が合成されることを指し、電子供与体が必要であり、酸素が副産物として生成されます。
発生
循環光リン酸化: 周期的な光リン酸化は、単離された葉緑体と光合成細菌で発生します。
非環式光リン酸化: 非環状光リン酸化は、植物、藻類、シアノ バクテリアで発生します。
光合成の種類
循環光リン酸化: 周期的な光リン酸化は、無酸素光合成で発生します。
非環式光リン酸化: 酸素発生型光合成では、非環式光リン酸化が発生します。
電子の動き
循環光リン酸化: 周期的な光リン酸化では、電子は周期的なパターンで移動します。
非環式光リン酸化: 非環状光リン酸化では、電子は線形パターンで移動します。
光化学系
循環光リン酸化: 光化学系 I のみが環状光リン酸化に関与しています。
非環式光リン酸化: 光化学系 I と II の両方が、非環状光リン酸化に関与しています。
最初に排出される電子
循環光リン酸化: サイクリック光リン酸化では、まず PS I の反応中心から電子が放出されます。
非環式光リン酸化: 電子は、非環状光リン酸化において PS II の反応中心から最初に排出されます。
電子の運命
循環光リン酸化: 電子は、環状光リン酸化で ETS を通過した後、P700 に戻ります。
非環式光リン酸化: 電子は P680 の反応中心に戻り、NADPin 非環状光リン酸化によって受け入れられます。
最終電子受容体
循環光リン酸化: 環状光リン酸化の最終電子受容体は P700 です。
非環式光リン酸化: 非環状光リン酸化の最終電子受容体は NADP です。
光分解
循環光リン酸化: 環状光リン酸化では光分解は起こりません。
非環式光リン酸化: 光分解は、非環状光リン酸化で起こります。
酸素
循環光リン酸化: 循環型光リン酸化では酸素は生成されません。
非環式光リン酸化: 酸素は非環状光リン酸化で生成されます。
結果
循環光リン酸化: 環状光リン酸化では ATP のみが生成されます。
非環式光リン酸化: 非環状光リン酸化では、ATP と還元型補酵素の両方が生成されます。
光の効果
循環光リン酸化: 低照度下では周期的な光リン酸化が起こります。
非環式光リン酸化: 非環状光リン酸化は、より高い光強度下で発生します。
無酸素/有酸素
循環光リン酸化: 周期的な光リン酸化は、主に嫌気性条件下で発生します。
非環式光リン酸化: 非環式光リン酸化は、主に有酸素条件下で発生します。
抑制
循環光リン酸化: ジウロンは周期的な光リン酸化を阻害できません。
非環式光リン酸化: 非環式光リン酸化は、ジウロンによって阻害されます。
結論
環状光リン酸化と非環状光リン酸化は、光合成の光反応中に起こる光リン酸化の 2 つのメカニズムです。周期的な光リン酸化は、無酸素光合成中に光合成細菌で発生します。植物、藻類、シアノバクテリアでは、酸素発生型光合成中に非環状光リン酸化が起こります。非環状光リン酸化では電子はリサイクルされませんが、環状光リン酸化では電子は周期的に移動します。環状光リン酸化と非環状光リン酸化の主な違いは、電子の移動です。
参照:
1.「サイクリック対非サイクリック電子の流れ」。 マンデビル高校 、ここから入手できます。
画像提供:
1. Somepics による「チラコイド膜 3」 – Commons Wikimedia による自作 (CC BY-SA 4.0)
2. David Berard による「Cyclic Photophosphorylation」 – Commons Wikimedia による自作 (CC0)
