Ključna razlika med kemiosmozo v mitohondrijih in kloroplastih je v tem, da so pri mitohondrijski kemiosmozi vir energije molekule hrane, medtem ko vir energije za kemiosmozo v kloroplastih prejme vir svetlobe.
Kemiosmoza je gibanje ionov z ene strani biološke polprepustne membrane na drugo preko elektrokemičnega gradienta. Gradient omogoča pasivni prehod ionov s pomočjo proteinov, vgrajenih v membrano. To pomaga ionom, da se premaknejo iz območja višje koncentracije v območje nižje koncentracije. Ta proces je podoben osmozi, vendar vključuje ione, ki se premikajo čez membrane skozi gradient.
Kaj je kemiosmoza v mitohondrijih?
Kemiosmoza v mitohondrijih je črpanje protonov skozi posebne kanale v membranah mitohondrijev iz notranje membrane v zunanjo membrano. Med tem procesom prenašalca elektronov, NADH in FADH, oddata elektrone transportni verigi elektronov. Ti elektroni naredijo konformacijske spremembe v proteinih, da črpajo ione H+ preko selektivno prepustne membrane. Neenakomerna porazdelitev ionov H+ po membrani povzroči razliko v koncentraciji in elektrokemičnem gradientu. Zato se pozitivno nabiti vodikovi ioni premikajo in združujejo na eni strani membrane. Številni ioni se gibljejo skozi nepolarna področja fosfolipidnih membran s pomočjo ionskih kanalčkov. To povzroči, da vodikovi ioni v matriksu preidejo skozi notranjo mitohondrijsko membrano s pomočjo membranskega proteina, imenovanega ATP sintaza. Ta protein izkorišča potencialno energijo v gradientu vodikovih ionov za dodajanje fosfata k ADP, pri čemer nastane ATP.
Slika 01: Kemiosmoza v mitohondrijih
Kemiosmoza ustvari večino ATP med aerobnim katabolizmom glukoze. Proizvodnja ATP v mitohondrijih z uporabo kemiosmoze je znana kot oksidativna fosforilacija. Na koncu tega procesa elektroni pomagajo reducirati molekule kisika v kisikove ione. Dodatni elektroni na kisiku medsebojno delujejo z ioni H+ in tvorijo vodo.
Kaj je kemiosmoza v kloroplastu?
Kemiosmoza v kloroplastih je gibanje protonov za proizvodnjo ATP v rastlinah. V kloroplastu poteka kemiosmoza v tilakoidu. Tilakoid zbira svetlobo in služi kot mesto za svetlobne reakcije med fotosintezo. Svetlobne reakcije ustvarjajo ATP s kemiosmozo. Antenski kompleks fotosistema II sprejema fotone na sončni svetlobi. To vzbudi elektrone na višjo energijsko raven. Elektroni se nato prenašajo navzdol skozi transportno verigo elektronov in aktivno črpajo protone preko tilakoidne membrane v lumen tilakoida.
Slika 02: Kemiosmoza v kloroplastu
S pomočjo encima ATP sintaze protoni tečejo po elektrokemičnem gradientu. To ustvarja ATP s fosforilacijo ADP v ATP. Ti elektroni iz prve svetlobne reakcije dosežejo fotosistem I in nato s svetlobno energijo dosežejo višjo energijsko raven in jih sprejme akceptor elektronov. To reducira NADP+ v NADPH. Oksidacija vode, ki se razgradi na protone in kisik, nadomesti elektrone, ki so izgubljeni iz fotosistema II. Za generiranje ene molekule kisika fotosistema I in II absorbirata vsaj deset fotonov. Tukaj se štirje elektroni premikajo skozi fotosisteme in ustvarijo dve molekuli NAPDH.
Kakšne so podobnosti, razlike med kemiosmozo v mitohondrijih in kloroplastih?
- Kemiosmoza v mitohondrijih in kloroplastih imata isto teorijo – premikanje ionov čez polprepustno membrano navzdol po elektrokemičnem gradientu.
- Oba uporabljata visoke vire energije za proces kemiosmoze.
- Vodikovi ioni ali protoni difundirajo skozi membrane.
- Oba ustvarjata ATP.
- Poleg tega oba uporabljata membranske proteine in encim ATP sintazo.
Kakšna je razlika med kemiosmozo v mitohondrijih in kloroplastih?
Pri mitohondrijski kemiosmozi so vir energije molekule hrane, medtem ko je vir energije za kemiosmozo v kloroplastu sončna svetloba. To je torej ključna razlika med kemiosmozo v mitohondrijih in kloroplastu. Poleg tega se v mitohondrijih kemiosmoza pojavi čez notranjo mitohondrijsko membrano, medtem ko v kloroplastu kemiosmoza poteka v lumnu tilakoida. Tudi v mitohondrijih ATP nastaja v matriksu mitohondrijev, medtem ko v kloroplastu ATP nastaja zunaj tilakoida.
Spodnja infografika prikazuje razlike med kemiosmozo v mitohondrijih in kloroplastih v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Kemiosmoza v mitohondrijih proti kloroplastu
Kemiosmoza je gibanje ionov z ene strani biološke polprepustne membrane na drugo po elektrokemičnem gradientu. Kemiosmoza v mitohondrijih je črpanje protonov skozi posebne kanale v membranah mitohondrijev iz notranje membrane v zunanjo membrano. Kemiosmoza v kloroplastih je gibanje protonov za proizvodnjo ATP v rastlinah. V kloroplastu poteka kemiosmoza v tilakoidu. Oba procesa vključujeta ustvarjanje ATP z uporabo energije. V mitohondrijih je vir energije redoks reakcija med presnovo molekul hrane, medtem ko je v kloroplastu vir energije svetloba. Torej, to povzema razliko med kemiosmozo v mitohondrijih in kloroplastih.
