Pagrindinis skirtumas – elektronų transportavimo grandinė mitochondrijose ir chloroplastai
Ląstelių kvėpavimas ir fotosintezė yra du itin svarbūs procesai, padedantys gyviems organizmams biosferoje. Abu procesai apima elektronų transportavimą, kurie sukuria elektronų gradientą. Dėl to susidaro protonų gradientas, kurio metu energija naudojama ATP sintezei, padedant fermentui ATP sintazei. Elektronų transportavimo grandinė (ETC), vykstanti mitochondrijose, vadinama „oksidaciniu fosforilinimu“, nes procesas naudoja cheminę energiją iš redokso reakcijų. Priešingai, chloroplaste šis procesas vadinamas „fotofosforilinimu“, nes jame naudojama šviesos energija. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp elektronų transportavimo grandinės (ETC) mitochondrijose ir chloroplasto.
Kas yra elektronų transportavimo grandinė mitochondrijose?
Elektronų transportavimo grandinė, vykstanti vidinėje mitochondrijų membranoje, yra žinoma kaip oksidacinis fosforilinimas, kai elektronai pernešami per vidinę mitochondrijos membraną, dalyvaujant skirtingiems kompleksams. Tai sukuria protonų gradientą, kuris sukelia ATP sintezę. Jis žinomas kaip oksidacinis fosforilinimas dėl energijos š altinio: tai yra redokso reakcijos, kurios skatina elektronų transportavimo grandinę.
Elektronų pernešimo grandinę sudaro daugybė skirtingų b altymų ir organinių molekulių, kurios apima skirtingus kompleksus, būtent, kompleksą I, II, III, IV ir ATP sintazės kompleksą. Elektronams judant elektronų transportavimo grandine, jie iš aukštesnių energijos lygių pereina į žemesnius energijos lygius. Šio judėjimo metu sukurtas elektronų gradientas gauna energiją, kuri panaudojama pumpuojant H+ jonus per vidinę membraną iš matricos į tarpmembraninę erdvę. Tai sukuria protonų gradientą. Elektronai, patenkantys į elektronų transportavimo grandinę, yra gaunami iš FADH2 ir NADH. Jie sintetinami ankstesnėse ląstelių kvėpavimo stadijose, įskaitant glikolizę ir TCA ciklą.
01 pav. Elektronų transportavimo grandinė mitochondrijose
I, II ir IV kompleksai laikomi protonų siurbliais. Abu I ir II kompleksai kartu perduoda elektronus į elektronų nešiklį, žinomą kaip ubikinonas, kuris perkelia elektronus į III kompleksą. Elektronams judant per kompleksą III, daugiau H+ jonų patenka per vidinę membraną į tarpmembraninę erdvę. Kitas mobilusis elektronų nešiklis, žinomas kaip citochromas C, priima elektronus, kurie vėliau perduodami į IV kompleksą. Tai sukelia galutinį H+ jonų perkėlimą į tarpmembraninę erdvę. Elektronus galiausiai priima deguonis, kuris vėliau panaudojamas vandens susidarymui. Protonų varomosios jėgos gradientas nukreiptas į galutinį kompleksą, kuris yra ATP sintazė, kuri sintetina ATP.
Kas yra elektronų transportavimo grandinė chloroplastuose?
Elektronų transportavimo grandinė, vykstanti chloroplasto viduje, paprastai žinoma kaip fotofosforilinimas. Kadangi energijos š altinis yra saulės šviesa, ADP fosforilinimas į ATP yra žinomas kaip fotofosforilinimas. Šiame procese šviesos energija panaudojama kuriant didelės energijos donoro elektroną, kuris po to teka vienakrypčiu modeliu į mažesnės energijos elektronų akceptorių. Elektronų judėjimas nuo donoro iki akceptoriaus vadinamas elektronų transportavimo grandine. Fotofosforilinimas gali būti dviejų būdų; ciklinis fotofosforilinimas ir neciklinis fotofosforilinimas.
02 pav. Elektronų transportavimo grandinė chloroplaste
Ciklinis fotofosforilinimas iš esmės vyksta tilakoidinėje membranoje, kur elektronų srautas pradedamas iš pigmentų komplekso, žinomo kaip fotosistema I. Kai saulės šviesa patenka į fotosistemą; šviesą sugeriančios molekulės užfiksuos šviesą ir perduos ją į specialią chlorofilo molekulę fotosistemoje. Tai veda prie didelės energijos elektrono sužadinimo ir galiausiai išlaisvinimo. Ši energija perduodama iš vieno elektronų akceptoriaus į kitą elektronų akceptorių elektronų gradientu, kurį galiausiai priima mažesnės energijos elektronų akceptorius. Elektronų judėjimas sukelia protonų varomąją jėgą, kuri apima H+ jonų siurbimą per membranas. Jis naudojamas ATP gamyboje. Šio proceso metu kaip fermentas naudojama ATP sintazė. Ciklinis fotofosforilinimas nesukuria deguonies arba NADPH.
Neciklinio fotofosforilinimo metu dalyvauja dvi fotosistemos. Iš pradžių vandens molekulė lizuojama, kad susidarytų 2H+ + 1/2O2 + 2e– Fotosistema II išlaiko du elektronus. Fotosistemoje esantys chlorofilo pigmentai sugeria šviesos energiją fotonų pavidalu ir perduoda ją pagrindinei molekulei. Du elektronai yra sustiprinami iš fotosistemos, kurią priima pirminis elektronų akceptorius. Skirtingai nuo ciklinio kelio, du elektronai negrįš į fotosistemą. Elektronų trūkumas fotosistemoje bus užtikrintas kitos vandens molekulės lizės būdu. Elektronai iš II fotosistemos bus perkelti į I fotosistemą, kur vyks panašus procesas. Elektronų srautas iš vieno akceptoriaus į kitą sukurs elektronų gradientą, kuris yra protonų varomoji jėga, kuri naudojama sintetinant ATP.
Kokie yra ETC panašumai mitochondrijose ir chloroplastuose?
- ATP sintazę ETC naudoja ir mitochondrijos, ir chloroplastai.
- Abejų atveju 3 ATP molekules sintetina 2 protonai.
Kuo skiriasi elektronų transportavimo grandinė mitochondrijose ir chloroplastuose?
ETC mitochondrijose vs ETC chloroplastuose |
|
| Elektronų transportavimo grandinė, vykstanti vidinėje mitochondrijų membranoje, yra žinoma kaip oksidacinis fosforilinimas arba elektronų transportavimo grandinė mitochondrijose. | Chloroplasto viduje vykstanti elektronų transportavimo grandinė yra žinoma kaip fotofosforilinimas arba elektronų transportavimo grandinė chloroplaste. |
| Fosforilinimo tipas | |
| Oksidacinis fosforilinimas vyksta mitochondrijų ETC. | Chloroplastų ETC vyksta fotofosforilinimas. |
| Energijos š altinis | |
| ETP energijos š altinis mitochondrijose yra cheminė energija, gaunama iš redokso reakcijų.. | ETC chloroplastuose naudoja šviesos energiją. |
| Vieta | |
| ETC mitochondrijose vyksta mitochondrijų kristaluose. | ETC chloroplastuose vyksta chloroplasto tilaoidinėje membranoje. |
| Kofermentas | |
| NAD ir FAD dalyvauja mitochondrijų ETC. | NADP dalyvauja chloroplastų ETC. |
| Protonų gradientas | |
| Protonų gradientas veikia nuo tarpmembraninės erdvės iki matricos mitochondrijų ETC metu. | Chloroplastų ETC metu protonų gradientas veikia nuo tilakoidinės erdvės iki chloroplasto stromos. |
| Galutinis elektronų priėmėjas | |
| Deguonis yra galutinis ETC elektronų akceptorius mitochondrijose. | Chlorofilas ciklinio fotofosforilinimo ir NADPH+ neciklinio fotofosforilinimo metu yra galutiniai elektronų akceptoriai ETC chloroplastuose. |
Santrauka – elektronų transportavimo grandinė mitochondrijose vs chloroplastai
Elektronų transportavimo grandinė, vykstanti chloroplasto tilakoidinėje membranoje, yra žinoma kaip fotofosforilinimas, nes procesui valdyti naudojama šviesos energija. Mitochondrijose elektronų transportavimo grandinė žinoma kaip oksidacinis fosforilinimas, kai elektronai iš NADH ir FADH2, gauti iš glikolizės ir TCA ciklo, protonų gradientu paverčiami ATP. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp ETC mitochondrijose ir ETC chloroplastuose. Abiejuose procesuose ATP sintezės metu naudojama ATP sintazė.
Atsisiųskite elektronų transportavimo grandinės mitochondrijose vs chloroplastuose PDF versiją
Galite atsisiųsti šio straipsnio PDF versiją ir naudoti ją neprisijungus, kaip nurodyta citatos pastaboje. Atsisiųskite PDF versiją čia. Skirtumas tarp ETC mitochondrijose ir chloroplastuose
