تفاوت اصلی – فتوسنتز اکسیژن‌زا در مقایسه با فتوسنتز غیراکسیژن‌زا
فرآیندی که انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند، فتوسنتز نامیده می‌شود. این انرژی شیمیایی توسط موجودات زنده در فرآیندهای متابولیکی مختلف استفاده می‌شود. ارگانیسم‌هایی که فتوسنتز انجام می‌دهند فتواتوتروف نامیده می‌شوند. گیاهان، جلبک‌ها، سیانوباکترها و باکتری‌ها فوتواتوتروف هستند. اکسیژن و آب محصولات جانبی فتوسنتز هستند. فتوسنتز اکسیژن‌زا و غیراکسیژن‌زا دو نوع فتوسنتز هستند که بر اساس توانایی تولید اکسیژن طبقه‌بندی می‌شوند. تفاوت اصلی بین فتوسنتز اکسیژن‌زا و فتوسنتز غیراکسیژن‌زا در این است که فتوسنتز اکسیژن‌زا، اکسیژن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند در حالی که فتوسنتز غیراکسیژن‌زا، اکسیژن را به عنوان یک محصول فرعی تولید نمی‌کند.
اصطلاحات کلیدی: فتوسنتز غیراکسیژن‌زا، فتوفسفوریلاسیون چرخه‌ای، فتوفسفوریلاسیون غیرچرخه‌ای، اکسیژن، فتوسنتز اکسیژن‌زا، PS I، PS II
فتوسنتز اکسیژن‌زا چیست؟
فتوسنتز اکسیژن‌زا به فتوسنتزی اطلاق می‌شود که در گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها اتفاق می‌افتد که در آن گیرنده نهایی الکترون آب است. این در دو مرحله رخ می‌دهد: واکنش نوری و واکنش تاریکی. رنگدانه‌های به دام انداختن نور مورد استفاده در فتوسنتز اکسیژن‌زا، کلروفیل a و b هستند. انرژی به دام افتاده توسط کلروفیل a به فتوسیستم ۲ (PS II) (P680) و فتوسیستم ۱ (PS I) (P700) به شکل الکترون‌های پر انرژی منتقل می‌شود. PS II با تجزیه مولکول‌های آب به اکسیژن مولکولی، الکترون‌ها را می‌گیرد و الکترون‌هایی با انرژی بالا تولید می‌کند که از طریق یک سری حامل‌های الکترون به PS I منتقل می‌شوند. تقسیم آب در PS II را فوتولیز (تجزیه نوری آب) می‌گویند. PS I همچنین توسط انرژی نور خورشید الکترون‌های پر انرژی تولید می‌کند. این الکترون‌ها در تشکیل NADPH توسط آنزیم +NADP ردوکتاز استفاده می‌شوند. ATP سنتاز از یون‌های +H استفاده می‌کند که توسط فتولیز تولید می‌شوند تا ATP تولید کنند. واکنش کلی فتوسنتز در شکل ۱ نشان داده شده است.
شکل ۱: فتوسنتز اکسیژن‌زا
در طی واکنش تاریکی فتوسنتز، گلوکز از انرژی ATP و NADPH تولید شده در واکنش نوری تولید می‌شود.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا چیست؟
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا به فتوسنتز در باکتری‌ها اطلاق می‌شود که منبع تامین الکترون در آنها ترکیبی به غیر از H۲O است. فتوسنتز در این باکتری‌ها در شرایط بی‌هوازی با استفاده از مولکول‌های معدنی انجام می‌شود. این فتوسنتز در باکتری‌های گوگردی سبز و غیرگوگردی، باکتری‌های بنفش، هلیوباکتری‌ها و اسیدوباکتری‌ها رخ می‌دهد. در باکتری‌های فتوسنتزی، P680 وجود ندارد. آب بیش از حد الکتروپوزیتیو است بنابراین نمی توان از آن به عنوان منبع تامین الکترون در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا استفاده کرد. بر اساس گونه باکتری، نوع رنگدانه‌های موجود در PS I ممکن است متفاوت باشد. این می‌تواند کلروفیل یا باکتریوکلروفیل باشد. P870 مرکز واکنش باکتری‌های بنفش است. دهنده الکترون معدنی در PS I ممکن است هیدروژن، سولفید هیدروژن یا یون‌های آهن باشد. فتوسنتز غیراکسیژن‌زا در شکل ۲ نشان داده شده است.
شکل ۲: فتوسنتز غیراکسیژن‌زا
در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا، NADP گیرنده نهایی الکترون نیست. الکترون‌ها به سیستم بازمی‌گردند و ATP توسط فتوفسفوریلاسیون چرخه‌ای تولید می‌شود.
شباهت‌های بین فتوسنتز اکسیژن‌زا و غیراکسیژن‌زا
- فتوسنتز اکسیژن‌زا و غیراکسیژن‌زا دو نوع فتوسنتز هستند.
- فوتواتوتروف‌ها هم فتوسنتز اکسیژن‌زا و هم غیراکسیژن‌زا انجام می‌دهند.
- فتوسنتز اکسیژن‌زا و غیراکسیژن‌زا در دو مرحله انجام می‌شود: واکنش وابسته به نوری و واکنش تاریکی.
تفاوت بین فتوسنتز اکسیژن‌زا و غیراکسیژن‌زا
تعریف
فتوسنتز اکسیژن‌زا: فتوسنتز اکسیژن‌زا به فتوسنتزی اطلاق می‌شود که در گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها اتفاق می‌افتد که در آن گیرنده نهایی الکترون آب است.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: فتوسنتز غیراکسیژن‌زا به نوعی از فتوسنتز اطلاق می‌شود که توسط باکتری‌های خاصی استفاده می‌شود و در آن اکسیژن تولید نمی‌شود.
وقوع
فتوسنتز اکسیژن‌زا: فتوسنتز اکسیژن‌زا در گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها اتفاق می‌افتد.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: فتوسنتز غیراکسیژن‌زا در باکتری‌های گوگردی سبز و غیر گوگردی، باکتری‌های بنفش، هلیوباکتری‌ها و اسیدوباکتری‌ها رخ می‌دهد.
فتوسیستم‌ها
فتوسنتز اکسیژن‌زا: هر دو فتوسیستم I و II در فتوسنتز اکسیژن‌زا استفاده می‌شوند.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: فقط فتوسیستم I در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا استفاده می‌شود.
منبع الکترون
فتوسنتز اکسیژن‌زا: H۲O منبع الکترونی فتوسنتز اکسیژن‌زا است.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: هیدروژن، سولفید هیدروژن یا یون‌های آهن به عنوان دهنده الکترون در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا عمل می‌کنند.
اکسیژن
فتوسنتز اکسیژن‌زا: اکسیژن در طی واکنش نوری در فتوسنتز اکسیژن تولید می‌شود.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: در طی واکنش نوری در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا، اکسیژن تولید نمی‌شود.
رنگدانه‌های فتوسنتزی
فتوسنتز اکسیژن‌زا: کلروفیل‌ها در فتوسنتز اکسیژن‌زا استفاده می‌شوند.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: باکتریوکلروفیل‌ها یا کلروفیل‌ها در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا استفاده می‌شوند.
مکانیسم تولید NADPH
فتوسنتز اکسیژن‌زا: NADP به عنوان گیرنده نهایی الکترون عمل می‌کند و NADPH را در فتوسنتز اکسیژن‌زا تولید می‌کند.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: NADPH در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا تولید نمی‌شود زیرا الکترون‌ها به سیستم چرخه‌ای وارد می‌شوند.
تولید ATP
فتوسنتز اکسیژن‌زا: ATP با فوتوفسفوریلاسیون غیرچرخه‌ای در فتوسنتز اکسیژن‌زا تولید می‌شود.
فتوسنتز غیراکسیژن‌زا: ATP از طریق فتوفسفوریلاسیون چرخه‌ای در فتوسنتز غیراکسیژن‌زا تولید می‌شود.
نتیجه
فتوسنتز اکسیژن‌زا و فتوسنتز غیراکسیژن‌زا دو نوع فتوسنتز هستند. فتوسنتز اکسیژن‌زا در گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها اتفاق می‌افتد. فتوسنتز غیراکسیژن‌زا در سیانوباکتری‌ها اتفاق می‌افتد. اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی فتوسنتز اکسیژن آزاد می‌شود. با این حال، اکسیژن به عنوان محصول جانبی فتوسنتز غیراکسیژن‌زا تولید نمی‌شود. تفاوت اصلی بین فتوسنتز اکسیژن‌زا و غیراکسیژن‌زا، توانایی تولید اکسیژن در طی هر نوع فتوسنتز است.
منابع
۱. “Phototrophy.” Boundless Microbiology, Available here.
Image Courtesy:
۱. “Photosynthesis equation” By ZooFari – Own work (Public Domain) via Commons Wikimedia
۲. “Anoxygenic Photosynthesis in Green Sulfur Bacteria” By Lithium byproduct – Own work (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
