Ključna razlika – transportna veriga elektronov v mitohondrijih v primerjavi s kloroplasti
Celično dihanje in fotosinteza sta izjemno pomembna procesa, ki pomagata živim organizmom v biosferi. Oba procesa vključujeta transport elektronov, ki ustvarjajo elektronski gradient. To povzroči nastanek protonskega gradienta, s katerim se energija uporabi za sintezo ATP s pomočjo encima ATP sintaze. Elektronska transportna veriga (ETC), ki poteka v mitohondrijih, se imenuje "oksidativna fosforilacija", saj proces uporablja kemično energijo iz redoks reakcij. Nasprotno pa se v kloroplastu ta proces imenuje "fotofosforilacija", saj uporablja svetlobno energijo. To je ključna razlika med transportno verigo elektronov (ETC) v mitohondrijih in kloroplastih.
Kaj je transportna veriga elektronov v mitohondrijih?
Transportna veriga elektronov, ki se pojavi v notranji membrani mitohondrijev, je znana kot oksidativna fosforilacija, kjer se elektroni prenašajo skozi notranjo membrano mitohondrijev z vključevanjem različnih kompleksov. To ustvari protonski gradient, ki povzroči sintezo ATP. Znana je kot oksidativna fosforilacija zaradi vira energije: to so redoks reakcije, ki poganjajo transportno verigo elektronov.
Transportna veriga elektronov je sestavljena iz številnih različnih proteinov in organskih molekul, ki vključujejo različne komplekse, in sicer kompleks I, II, III, IV in kompleks ATP sintaze. Med gibanjem elektronov skozi transportno verigo elektronov se premikajo z višjih energijskih nivojev na nižje energijske nivoje. Elektronski gradient, ustvarjen med tem gibanjem, pridobiva energijo, ki se uporablja za črpanje H+ ionov preko notranje membrane iz matriksa v medmembranski prostor. To ustvari protonski gradient. Elektroni, ki vstopajo v transportno verigo elektronov, izhajajo iz FADH2 in NADH. Ti se sintetizirajo v prejšnjih stopnjah celičnega dihanja, ki vključujejo glikolizo in cikel TCA.
Slika 01: Transportna veriga elektronov v mitohondrijih
Kompleksi I, II in IV veljajo za protonske črpalke. Oba kompleksa I in II skupaj prenašata elektrone na nosilec elektronov, znan kot ubikinon, ki prenese elektrone na kompleks III. Med gibanjem elektronov skozi kompleks III se več ionov H+ prenese čez notranjo membrano v medmembranski prostor. Drug mobilni nosilec elektronov, znan kot citokrom C, sprejme elektrone, ki se nato prenesejo v kompleks IV. To povzroči končni prenos ionov H+ v medmembranski prostor. Elektrone končno sprejme kisik, ki se nato uporabi za tvorbo vode. Gradient protonske gibalne sile je usmerjen proti končnemu kompleksu, ki je ATP sintaza, ki sintetizira ATP.
Kaj je transportna veriga elektronov v kloroplastih?
Transportna veriga elektronov, ki poteka znotraj kloroplasta, je splošno znana kot fotofosforilacija. Ker je vir energije sončna svetloba, je fosforilacija ADP v ATP znana kot fotofosforilacija. V tem procesu se svetlobna energija uporabi za ustvarjanje visokoenergijskega donorskega elektrona, ki nato teče v enosmernem vzorcu do nižjeenergijskega akceptorja elektronov. Gibanje elektronov od donorja do akceptorja se imenuje veriga transporta elektronov. Fotofosforilacija je lahko dveh poti; ciklično fotofosforilacijo in neciklično fotofosforilacijo.
Slika 02: Transportna veriga elektronov v kloroplastu
Ciklična fotofosforilacija poteka v bistvu na tilakoidni membrani, kjer se sproži pretok elektronov iz pigmentnega kompleksa, znanega kot fotosistem I. Ko sončna svetloba pade na fotosistem; molekule, ki absorbirajo svetlobo, bodo zajele svetlobo in jo posredovale posebni molekuli klorofila v fotosistemu. To vodi do vzbujanja in sčasoma do sprostitve elektrona z visoko energijo. Ta energija se prenaša od enega akceptorja elektronov do naslednjega akceptorja elektronov v elektronskem gradientu, ki ga končno sprejme akceptor elektronov z nižjo energijo. Gibanje elektronov inducira protonsko gonilno silo, ki vključuje črpanje ionov H+ skozi membrane. To se uporablja pri proizvodnji ATP. Med tem procesom se kot encim uporablja ATP sintaza. Ciklična fotofosforilacija ne proizvaja kisika ali NADPH.
Pri neciklični fotofosforilaciji pride do vpletenosti dveh fotosistemov. Na začetku se molekula vode lizira, da nastane 2H+ + 1/2O2 + 2e– fotosistem II zadrži dva elektrona. Pigmenti klorofila, ki so prisotni v fotosistemu, absorbirajo svetlobno energijo v obliki fotonov in jo prenesejo na jedro molekule. Dva elektrona se spodbudita iz fotosistema, ki ju sprejme primarni akceptor elektronov. Za razliko od ciklične poti se dva elektrona ne vrneta v fotosistem. Primanjkljaj elektronov v fotosistemu bo zagotovljen z lizo druge molekule vode. Elektroni iz fotosistema II bodo prešli v fotosistem I, kjer bo potekal podoben proces. Pretok elektronov od enega akceptorja do drugega bo ustvaril elektronski gradient, ki je protonska gonilna sila, ki se uporablja pri sintezi ATP.
Kakšne so podobnosti med ETC v mitohondrijih in kloroplastih?
- ATP sintazo v ETC uporabljajo mitohondriji in kloroplasti.
- V obeh 3 molekule ATP sintetizirata 2 protona.
Kakšna je razlika med transportno verigo elektronov v mitohondrijih in kloroplastih?
ETC v mitohondrijih proti ETC v kloroplastih |
|
| Transportna veriga elektronov, ki se pojavi v notranji membrani mitohondrijev, je znana kot oksidativna fosforilacija ali transportna veriga elektronov v mitohondrijih. | Transportna veriga elektronov, ki poteka znotraj kloroplasta, je znana kot fotofosforilacija ali transportna veriga elektronov v kloroplastu. |
| Vrsta fosforilacije | |
| Oksidativna fosforilacija poteka v ETC mitohondrijev. | Fotofosforilacija poteka v ETC kloroplastov. |
| Vir energije | |
| Vir energije ETP v mitohondrijih je kemična energija, pridobljena iz redoks reakcij.. | ETC v kloroplastih uporablja svetlobno energijo. |
| Lokacija | |
| ETC v mitohondrijih poteka v kristah mitohondrijev. | ETC v kloroplastih poteka v tilakoidni membrani kloroplasta. |
| Koencim | |
| NAD in FAD vključujeta ETC mitohondrijev. | NADP sodeluje pri ETC kloroplastov. |
| Protonski gradient | |
| Protonski gradient deluje od medmembranskega prostora do matriksa med ETC mitohondrijev. | Protonski gradient deluje od tilakoidnega prostora do strome kloroplasta med ETC kloroplastov. |
| Končni sprejemnik elektronov | |
| Kisik je končni sprejemnik elektronov ETC v mitohondrijih. | Klorofil pri ciklični fotofosforilaciji in NADPH+ pri neciklični fotofosforilaciji sta končna sprejemnika elektronov v ETC v kloroplastih. |
Povzetek – Transportna veriga elektronov v mitohondrijih proti kloroplastom
Transportna veriga elektronov, ki se pojavi v tilakoidni membrani kloroplasta, je znana kot fotofosforilacija, saj se za poganjanje procesa uporablja svetlobna energija. V mitohondrijih je transportna veriga elektronov znana kot oksidativna fosforilacija, kjer se elektroni iz NADH in FADH2, ki izhajajo iz cikla glikolize in TCA, pretvorijo v ATP skozi protonski gradient. To je ključna razlika med ETC v mitohondrijih in ETC v kloroplastih. Oba procesa med sintezo ATP uporabljata ATP sintazo.
Prenesite PDF različico Electron Transport Chain in Mitochondria vs Chloroplasts
Lahko prenesete PDF različico tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombo o citiranju. Prenesite PDF različico tukaj Razlika med ETC v mitohondrijih in kloroplastih
