Kluczowa różnica – łańcuch transportu elektronów w mitochondriach a chloroplasty
Oddychanie komórkowe i fotosynteza to dwa niezwykle ważne procesy, które wspomagają żywe organizmy w biosferze. Oba procesy obejmują transport elektronów, które tworzą gradient elektronów. Powoduje to powstanie gradientu protonowego, w którym energia jest wykorzystywana do syntezy ATP przy pomocy enzymu syntazy ATP. Łańcuch transportu elektronów (ETC), który zachodzi w mitochondriach, nazywany jest „fosforylacją oksydacyjną”, ponieważ proces ten wykorzystuje energię chemiczną z reakcji redoks. Natomiast w chloroplastach proces ten nazywa się „fotofosforylacją”, ponieważ wykorzystuje energię świetlną. Jest to kluczowa różnica między łańcuchem transportu elektronów (ETC) w mitochondriach i chloroplastach.
Czym jest łańcuch transportu elektronów w mitochondriach?
Łańcuch transportu elektronów, który występuje w wewnętrznej błonie mitochondriów, jest znany jako fosforylacja oksydacyjna, w której elektrony są transportowane przez wewnętrzną błonę mitochondriów z udziałem różnych kompleksów. Tworzy to gradient protonowy, który powoduje syntezę ATP. Jest to znane jako fosforylacja oksydacyjna ze względu na źródło energii: reakcje redoks, które napędzają łańcuch transportu elektronów.
Łańcuch transportu elektronów składa się z wielu różnych białek i cząsteczek organicznych, które obejmują różne kompleksy, a mianowicie kompleks I, II, III, IV i kompleks syntazy ATP. Podczas ruchu elektronów przez łańcuch transportu elektronów przechodzą z wyższych poziomów energii na niższe poziomy energii. Gradient elektronów wytworzony podczas tego ruchu czerpie energię, która jest wykorzystywana do pompowania jonów H+ przez błonę wewnętrzną z matrycy do przestrzeni międzybłonowej. To tworzy gradient protonu. Elektrony, które wchodzą do łańcucha transportu elektronów, pochodzą z FADH2 i NADH. Są one syntetyzowane podczas wcześniejszych etapów oddychania komórkowego, które obejmują glikolizę i cykl TCA.
Rysunek 01: Łańcuch transportu elektronów w mitochondriach
Kompleksy I, II i IV są uważane za pompy protonowe. Oba kompleksy I i II wspólnie przekazują elektrony na nośnik elektronów znany jako ubichinon, który przenosi elektrony do kompleksu III. Podczas ruchu elektronów przez kompleks III więcej jonów H+ jest dostarczanych przez błonę wewnętrzną do przestrzeni międzybłonowej. Inny mobilny nośnik elektronów, znany jako cytochrom C, odbiera elektrony, które są następnie przepuszczane do kompleksu IV. Powoduje to ostateczne przeniesienie jonów H+ do przestrzeni międzybłonowej. Elektrony są ostatecznie akceptowane przez tlen, który jest następnie wykorzystywany do tworzenia wody. Gradient siły napędowej protonów jest ukierunkowany na końcowy kompleks, którym jest syntaza ATP, która syntetyzuje ATP.
Czym jest łańcuch transportu elektronów w chloroplastach?
Łańcuch transportu elektronów, który odbywa się wewnątrz chloroplastu, jest powszechnie znany jako fotofosforylacja. Ponieważ źródłem energii jest światło słoneczne, fosforylacja ADP do ATP jest znana jako fotofosforylacja. W tym procesie energia świetlna jest wykorzystywana do tworzenia elektronu donorowego o wysokiej energii, który następnie przepływa jednokierunkowo do akceptora elektronów o niższej energii. Ruch elektronów od dawcy do akceptora jest określany jako łańcuch transportu elektronów. Fotofosforylacja może mieć dwie ścieżki; fotofosforylacja cykliczna i fotofosforylacja niecykliczna.
Rysunek 02: Łańcuch transportu elektronów w chloroplastach
Cykliczna fotofosforylacja zachodzi zasadniczo na błonie tylakoidów, gdzie przepływ elektronów jest inicjowany z kompleksu pigmentowego znanego jako fotosystem I. Kiedy światło słoneczne pada na fotosystem; Cząsteczki pochłaniające światło wychwytują światło i przekazują je do specjalnej cząsteczki chlorofilu w fotosystemie. Prowadzi to do wzbudzenia i ostatecznie uwolnienia elektronu o wysokiej energii. Ta energia jest przekazywana z jednego akceptora elektronów do następnego akceptora elektronów w gradiencie elektronów, który jest ostatecznie akceptowany przez akceptor elektronów o niższej energii. Ruch elektronów wywołuje siłę napędową protonów, która polega na pompowaniu jonów H+ przez błony. Jest to wykorzystywane w produkcji ATP. Syntaza ATP jest wykorzystywana jako enzym podczas tego procesu. Cykliczna fotofosforylacja nie wytwarza tlenu ani NADPH.
W niecyklicznej fotofosforylacji występuje zaangażowanie dwóch fotosystemów. Początkowo cząsteczka wody jest poddawana lizie w celu wytworzenia 2H+ + 1/2O2 + 2e– Fotosystem Ja trzymam dwa elektrony. Pigmenty chlorofilowe obecne w fotosystemie absorbują energię świetlną w postaci fotonów i przenoszą ją do cząsteczki rdzenia. Dwa elektrony są wzmacniane z fotosystemu, który jest akceptowany przez pierwotny akceptor elektronów. W przeciwieństwie do ścieżki cyklicznej, dwa elektrony nie powrócą do fotosystemu. Deficyt elektronów w fotosystemie zostanie zapewniony przez lizę kolejnej cząsteczki wody. Elektrony z fotosystemu II zostaną przeniesione do fotosystemu I, gdzie zajdzie podobny proces. Przepływ elektronów z jednego akceptora do następnego wytworzy gradient elektronowy, który jest siłą napędową protonów, która jest wykorzystywana w syntezie ATP.
Jakie są podobieństwa między ETC w mitochondriach i chloroplastach?
- Syntaza ATP jest wykorzystywana w ETC zarówno przez mitochondria, jak i chloroplast.
- W obu przypadkach 3 cząsteczki ATP są syntetyzowane przez 2 protony.
Jaka jest różnica między łańcuchem transportu elektronów w mitochondriach a chloroplastach?
ETC w mitochondriach kontra ETC w chloroplastach |
|
| Łańcuch transportu elektronów, który występuje w wewnętrznej błonie mitochondriów, jest znany jako fosforylacja oksydacyjna lub łańcuch transportu elektronów w mitochondriach. | Łańcuch transportu elektronów, który odbywa się wewnątrz chloroplastu, jest znany jako fotofosforylacja lub łańcuch transportu elektronów w chloroplastach. |
| Rodzaj fosforylacji | |
| Fosforylacja oksydacyjna występuje w ETC mitochondriów. | Fotofosforylacja zachodzi w ETC chloroplastów. |
| Źródło energii | |
| Źródłem energii ETP w mitochondriach jest energia chemiczna pochodząca z reakcji redoks.. | ETC w chloroplastach wykorzystuje energię świetlną. |
| Lokalizacja | |
| ETC w mitochondriach ma miejsce w cristae mitochondriów. | ETC w chloroplastach ma miejsce w błonie tylakoidowej chloroplastu. |
| Koenzym | |
| NAD i FAD angażują się w ETC mitochondriów. | NADP angażuje się w ETC chloroplastów. |
| Protonowy gradient | |
| Gradient protonów działa od przestrzeni międzybłonowej do matrycy podczas ETC mitochondriów. | Gradient protonów działa od przestrzeni tylakoidów do zrębu chloroplastu podczas ETC chloroplastów. |
| Ostateczny akceptor elektronów | |
| Tlen jest ostatnim akceptorem elektronów ETC w mitochondriach. | Chlorofil w cyklicznej fotofosforylacji i NADPH+ w niecyklicznej fotofosforylacji są końcowymi akceptorami elektronów w ETC w chloroplastach. |
Podsumowanie – Łańcuch transportu elektronów w mitochondriach a chloroplasty
Łańcuch transportu elektronów, który występuje w błonie tylakoidowej chloroplastu, jest znany jako fotofosforylacja, ponieważ do napędzania tego procesu wykorzystywana jest energia świetlna. W mitochondriach łańcuch transportu elektronów jest znany jako fosforylacja oksydacyjna, w której elektrony z NADH i FADH2 pochodzące z glikolizy i cyklu TCA są przekształcane w ATP poprzez gradient protonów. Jest to kluczowa różnica między ETC w mitochondriach a ETC w chloroplastach. Oba procesy wykorzystują syntazę ATP podczas syntezy ATP.
Pobierz wersję PDF łańcucha transportu elektronów w mitochondriach w porównaniu z chloroplastami
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między ETC w mitochondriach i chloroplastach
