Diferencia clave: fosforilación oxidativa frente a fotofosforilación
El trifosfato de adenosina (ATP) es un factor importante para la supervivencia y el funcionamiento de los organismos vivos. ATP es conocida como la moneda de energía universal de la vida. La producción de ATP dentro del sistema vivo ocurre de muchas maneras. La fosforilación oxidativa y la fotofosforilación son dos mecanismos principales que producen la mayor parte del ATP celular dentro de un sistema vivo. La fosforilación oxidativa utiliza oxígeno molecular durante la síntesis de ATP y tiene lugar cerca de las membranas de las mitocondrias, mientras que la fotofosforilación utiliza la luz solar como fuente de energía para la producción de ATP y tiene lugar en la membrana tilacoidea del cloroplasto. La diferencia clave entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación es que la producción de ATP está impulsada por la transferencia de electrones al oxígeno en la fosforilación oxidativa, mientras que la luz solar impulsa la producción de ATP en la fotofosforilación.
¿Qué es la fosforilación oxidativa?
La fosforilación oxidativa es la vía metabólica que produce ATP usando enzimas con presencia de oxígeno. Es la etapa final de la respiración celular de los organismos aeróbicos. Hay dos procesos principales de fosforilación oxidativa; cadena de transporte de electrones y quimiosmosis. En la cadena de transporte de electrones, facilita las reacciones redox que involucran muchos intermediarios redox para impulsar el movimiento de electrones desde los donantes de electrones hasta los aceptores de electrones. La energía derivada de estas reacciones redox se utiliza para producir ATP en la quimiosmosis. En el contexto de los eucariotas, la fosforilación oxidativa se lleva a cabo en diferentes complejos proteicos dentro de la membrana interna de la mitocondria. En el contexto de los procariotas, estas enzimas están presentes en el espacio intermembrana de la célula.
Las proteínas que participan en la fosforilación oxidativa están vinculadas entre sí. En los eucariotas, se utilizan cinco complejos proteicos principales durante la cadena de transporte de electrones. El aceptor final de electrones de la fosforilación oxidativa es el oxígeno. Acepta un electrón y se reduce para formar agua. Por lo tanto, debe haber oxígeno presente para producir ATP mediante la fosforilación oxidativa.
Figura 01: Fosforilación oxidativa
La energía que se libera durante el flujo de electrones a través de la cadena se utiliza en el transporte de protones a través de la membrana interna de la mitocondria. Esta energía potencial se dirige al complejo proteico final que es la ATP sintasa para producir ATP. La producción de ATP se produce en el complejo ATP sintasa. Cataliza la adición del grupo fosfato al ADP y facilita la formación de ATP. La producción de ATP utilizando la energía liberada durante la transferencia de electrones se conoce como quimiosmosis.
¿Qué es la fotofosforilación?
En el contexto de la fotosíntesis, el proceso que fosforila ADP en ATP utilizando la energía de la luz solar se denomina fotofosforilación. En este proceso, la luz solar activa diferentes moléculas de clorofila para crear un donante de electrones de alta energía que sería aceptado por un aceptor de electrones de baja energía. Por lo tanto, la energía luminosa implica la creación tanto de un donante de electrones de alta energía como de un aceptor de electrones de baja energía. Como resultado de un gradiente de energía creado, los electrones se moverán del donante al aceptor de manera cíclica y no cíclica. El movimiento de electrones tiene lugar a través de la cadena de transporte de electrones.
La fotofosforilación podría clasificarse en dos grupos; fotofosforilación cíclica y fotofosforilación no cíclica. La fotofosforilación cíclica ocurre en un lugar especial del cloroplasto conocido como membrana tilacoide. La fotofosforilación cíclica no produce oxígeno ni NADPH. Esta vía cíclica inicia el flujo de electrones a un complejo de pigmentos de clorofila conocido como fotosistema I. Desde el fotosistema I se impulsa un electrón de alta energía. Debido a la inestabilidad del electrón, será aceptado por un aceptor de electrones que se encuentre en niveles de energía más bajos. Una vez iniciados, los electrones se moverán de un aceptor de electrones al siguiente en una cadena mientras bombean iones H+ a través de la membrana que produce una fuerza motriz de protones. Esta fuerza motriz de protones conduce al desarrollo de un gradiente de energía que se utiliza en la producción de ATP a partir de ADP utilizando la enzima ATP sintasa durante el proceso.
Figura 02: Fotofosforilación
En la fotofosforilación no cíclica, involucra dos complejos de pigmentos de clorofila (fotosistema I y fotosistema II). Esto tiene lugar en el estroma. En esta vía de fotólisis del agua, tiene lugar una molécula en el fotosistema II que retiene dos electrones derivados de la reacción de fotólisis dentro del fotosistema inicialmente. La energía luminosa implica la excitación de un electrón del fotosistema II que sufre una reacción en cadena y finalmente se transfiere a una molécula central presente en el fotosistema II. El electrón se moverá de un aceptor de electrones al siguiente en un gradiente de energía que finalmente será aceptado por una molécula de oxígeno. Aquí, en esta vía, se producen tanto oxígeno como NADPH.
¿Cuáles son las similitudes entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación?
- Ambos procesos son importantes en la transferencia de energía dentro del sistema vivo.
- Ambos involucrados en la utilización de intermediarios redox.
- En ambos procesos, la producción de una fuerza motriz de protones conduce a la transferencia de iones H+ a través de la membrana.
- El gradiente de energía creado por ambos procesos se utiliza para producir ATP a partir de ADP.
- Ambos procesos utilizan la enzima ATP sintasa para producir ATP.
¿Cuál es la diferencia entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación?
Fosforilación oxidativa frente a fotofosforilación |
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| La fosforilación oxidativa es el proceso que produce ATP utilizando enzimas y oxígeno. Es la última etapa de la respiración aeróbica. | La fotofosforilación es el proceso de producción de ATP utilizando la luz solar durante la fotosíntesis. |
| Fuente de energía | |
| El oxígeno molecular y la glucosa son las fuentes de energía de la fosforilación oxidativa. | La luz solar es la fuente de energía de la fotofosforilación. |
| Ubicación | |
| La fosforilación oxidativa ocurre en las mitocondrias | La fotofosforilación ocurre en el cloroplasto |
| Ocurrencia | |
| La fosforilación oxidativa ocurre durante la respiración celular. | La fotofosforilación ocurre durante la fotosíntesis. |
| Aceptor final de electrones | |
| El oxígeno es el aceptor final de electrones de la fosforilación oxidativa. | NADP+ es el aceptor de electrones final de la fotofosforilación. |
Resumen: fosforilación oxidativa frente a fotofosforilación
La producción de ATP dentro del sistema vivo ocurre de muchas maneras. La fosforilación oxidativa y la fotofosforilación son dos mecanismos principales que producen la mayor parte del ATP celular. En eucariotas, la fosforilación oxidativa se lleva a cabo en diferentes complejos proteicos dentro de la membrana interna de la mitocondria. Implica muchos intermediarios redox para impulsar el movimiento de electrones desde los donantes de electrones hasta los aceptores de electrones. Por último, el uso de la energía liberada durante la transferencia de electrones se usa para producir ATP por ATP sintasa. El proceso que fosforila ADP en ATP utilizando la energía de la luz solar se denomina fotofosforilación. Ocurre durante la fotosíntesis. La fotofosforilación ocurre a través de dos formas principales; fotofosforilación cíclica y fotofosforilación no cíclica. La fosforilación oxidativa se produce en las mitocondrias y la fotofosforilación en los cloroplastos. Esta es la diferencia entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación.
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