主要区别 - 循环与非循环光磷酸化

在光合作用的光反应过程中，光系统通过捕获光能产生高能电子。这些高能电子从光系统中排出，并通过一系列称为电子传输系统 (ETS) 的分子复合物，合成 ATP。这个过程被称为光磷酸化。两种类型的光磷酸化是环状磷酸化和非环状磷酸化。无氧光合作用发生循环光磷酸化，而有氧光合作用发生非循环光磷酸化。这 主要区别 环状和非环状光磷酸化之间的区别是 在循环光磷酸化中，电子以圆形模式移动，而在非循环光磷酸化中，电子以线性模式移动.

涵盖的关键领域

1.什么是循环光磷酸化 – 定义、机制、意义 2. 什么是非环光磷酸化 – 定义、机制、意义 3. 环状和非环状光磷酸化有何相似之处 – 共同特征概要 4. 环状和非环状光磷酸化有什么区别 – 主要差异的比较

关键词：循环光磷酸化、电子传输系统 (ETS)、NADP、非循环光磷酸化、氧气、PS I、PS II

什么是循环光磷酸化

循环光磷酸化是指在光合作用的光反应过程中合成 ATP，耦合到电子进出光系统 I (P700) 的循环通道。因此，只有一种类型的光系统参与循环光磷酸化。被排出的高能电子通过 ETS 并返回 P700。因此，NADP⁺ 不用作最终电子受体。由于在循环光磷酸化过程中不使用光系统 II，因此在循环光磷酸化过程中不会产生氧气。循环光磷酸化如图 1 所示。

图 1：循环光磷酸化

通常，循环光磷酸化发生在光合细菌中，例如绿硫和非硫细菌、紫色细菌、日光细菌和酸细菌。当 ATP 供应下降且处于高 NADPH 浓度下时，叶绿体也会转变为循环光磷酸化。

什么是非循环光磷酸化

非循环光磷酸化是指在光合作用的光反应过程中合成 ATP，其中需要电子供体并产生氧气作为副产物。光系统 I (P700) 和光系统 II (P680) 都用于非循环光磷酸化。从 P680 排出的高能电子通过 ETS 并返回到 P700。在 P700，这些电子被 NADP 吸收⁺，生产 NADPH。在 P680 处，发生光解，分解水以取代 P680 释放的电子。在此过程中，氧气作为副产品产生。非环状光磷酸化如图2所示。

图 2：非循环光磷酸化

通常，非循环光磷酸化发生在植物、藻类和蓝细菌中。在非循环光磷酸化过程中，会产生 ATP 和 NADPH。

环状和非环状光磷酸化之间的相似性

环状和非环状光磷酸化的区别

定义

循环光磷酸化： 循环光磷酸化是指在光合作用的光反应过程中合成 ATP，耦合到电子往返 P700 的循环通道。

非循环光磷酸化： 非环状光磷酸化是指在光合作用的光反应过程中合成 ATP，其中需要电子供体并产生氧气作为副产物。

发生

循环光磷酸化： 循环光磷酸化发生在分离的叶绿体和光合细菌中。

非环光磷酸化： 非循环光磷酸化发生在植物、藻类和蓝细菌中。

光合作用类型

循环光磷酸化： 循环光磷酸化发生在无氧光合作用中。

非环光磷酸化： 非循环光磷酸化发生在有氧光合作用中。

电子运动

循环光磷酸化： 电子在循环光磷酸化中以循环模式移动。

非环光磷酸化： 电子在非循环光磷酸化中以线性模式移动。

光系统

循环光磷酸化： 只有光系统 I 参与循环光磷酸化。

非循环光磷酸化： 光系统 I 和 II 都参与非循环光磷酸化。

电子首先从

循环光磷酸化： 在循环光磷酸化中，电子首先从 PS I 的反应中心排出。

非循环光磷酸化： 在非循环光磷酸化中，电子首先从 PS II 的反应中心排出。

电子的命运

循环光磷酸化： 电子在循环光磷酸化中通过 ETS 后返回 P700。

非循环光磷酸化： 电子返回 P680 的反应中心并被 NADP 接受⁺ 在非循环光磷酸化中。

最终电子受体

循环光磷酸化： 循环光磷酸化的最终电子受体是 P700。

非环光磷酸化： 非环状光磷酸化的最终电子受体是 NADP⁺.

光解

循环光磷酸化： 在循环光磷酸化中不发生光解。

非环光磷酸化： 光解发生在非循环光磷酸化中。

氧

循环光磷酸化： 循环光磷酸化不产生氧。

非环光磷酸化： 氧是在非循环光磷酸化中产生的。

结果

循环光磷酸化： 循环光磷酸化仅产生 ATP。

非环光磷酸化： ATP 和还原型辅酶都是在非循环光磷酸化中产生的。

光的影响

循环光磷酸化： 循环光磷酸化发生在低光强度下。

非环光磷酸化： 非环状光磷酸化发生在较高的光强度下。

厌氧/好氧

循环光磷酸化： 循环光磷酸化主要发生在厌氧条件下。

非环光磷酸化： 非循环光磷酸化主要发生在有氧条件下。

抑制

循环光磷酸化： Diuron 不能抑制循环光磷酸化。

非循环光磷酸化： Diuron 抑制非环光磷酸化。

结论

环状和非环状光磷酸化是光合作用光反应过程中发生的两种光磷酸化机制。在无氧光合作用期间，光合细菌中发生循环光磷酸化。在含氧光合作用期间，植物、藻类和蓝藻中会发生非循环光磷酸化。电子在循环光磷酸化过程中循环移动，而在非循环光磷酸化过程中不循环。循环和非循环光磷酸化之间的主要区别在于它们的电子运动。

参考：

1.“循环与非循环电子流。”曼德维尔高中，可在此处获得。

图片提供：

1. Somepics 的“类囊体膜 3” – 通过 Commons Wikimedia 自己的作品 (CC BY-SA 4.0) 2. David Berard 的“Cyclic Photophosphorylation” – 通过 Commons Wikimedia 自己的作品 (CC0)