Ključna razlika između kemiosmoze u mitohondrijima i kloroplasta je u tome što su u mitohondrijskoj kemiosmozi izvor energije molekule hrane, dok izvor energije za kemiosmozu u kloroplastu dobiva izvor svjetlosti.
Kemiosmoza je kretanje iona s jedne strane biološke polupropusne membrane na drugu preko elektrokemijskog gradijenta. Gradijent omogućuje pasivni prolaz iona uz pomoć proteina ugrađenih u membranu. To pomaže ionima da se pomaknu iz područja veće koncentracije u područje niže koncentracije. Ovaj proces je sličan osmozi, ali uključuje kretanje iona kroz membrane kroz gradijent.
Što je kemiosmoza u mitohondrijima?
Kemiosmoza u mitohondrijima je pumpanje protona kroz posebne kanale u membranama mitohondrija iz unutarnje membrane u vanjsku membranu. Tijekom ovog procesa, prijenosnici elektrona, NADH i FADH, doniraju elektrone transportnom lancu elektrona. Ovi elektroni čine konformacijske promjene u proteinima kako bi pumpali H+ ione preko selektivno propusne membrane. Neravnomjerna raspodjela H+ iona kroz membranu uzrokuje razliku u koncentraciji i elektrokemijskom gradijentu. Stoga se pozitivno nabijeni ioni vodika pomiču i agregiraju na jednoj strani membrane. Mnogi ioni se kreću kroz nepolarna područja fosfolipidnih membrana uz pomoć ionskih kanala. To uzrokuje da ioni vodika u matriksu prolaze kroz unutarnju mitohondrijsku membranu uz pomoć membranskog proteina koji se zove ATP sintaza. Ovaj protein koristi potencijalnu energiju u gradijentu iona vodika za dodavanje fosfata ADP-u, stvarajući ATP.
Slika 01: Kemiosmoza u mitohondrijima
Kemiosmoza stvara većinu ATP-a tijekom aerobnog katabolizma glukoze. Proizvodnja ATP-a u mitohondrijima pomoću kemiosmoze poznata je kao oksidativna fosforilacija. Na kraju ovog procesa, elektroni pomažu reducirati molekule kisika u ione kisika. Dodatni elektroni na kisiku stupaju u interakciju s H+ ionima stvarajući vodu.
Što je kemiosmoza u kloroplastu?
Kemiosmoza u kloroplastima je kretanje protona za proizvodnju ATP-a u biljkama. U kloroplastu se kemiosmoza odvija u tilakoidu. Tilakoid sakuplja svjetlost i služi kao mjesto za svjetlosne reakcije tijekom fotosinteze. Svjetlosne reakcije stvaraju ATP kemiosmozom. Antenski kompleks fotosustava II prima fotone na sunčevoj svjetlosti. Ovo pobuđuje elektrone na višu energetsku razinu. Elektroni se zatim transportiraju dolje kroz lanac prijenosa elektrona, pumpajući protone aktivno preko tilakoidne membrane u lumen tilakoida.
Slika 02: Kemiosmoza u kloroplastu
Uz pomoć enzima ATP sintaze, protoni teku niz elektrokemijski gradijent. Ovo stvara ATP fosforilacijom ADP-a u ATP. Ti elektroni iz prve svjetlosne reakcije dospijevaju u fotosustav I, a zatim svjetlosnom energijom dosežu višu energetsku razinu i prima ih akceptor elektrona. Ovo reducira NADP+ u NADPH. Oksidacija vode, koja se dijeli na protone i kisik, nadomješta elektrone koji su izgubljeni iz fotosustava II. Kako bi proizveli jednu molekulu kisika, fotosustavi I i II apsorbiraju najmanje deset fotona. Ovdje se četiri elektrona kreću kroz fotosustave i stvaraju dvije NAPDH molekule.
Koje su sličnosti, razlike između kemiosmoze u mitohondrijima i kloroplastima?
- Kemiosmoza u mitohondrijima i kloroplastima ima istu teoriju – pomicanje iona preko polupropusne membrane niz elektrokemijski gradijent.
- Oboje koriste visoke izvore energije za proces kemiosmoze.
- Ioni vodika ili protoni difundiraju kroz membrane.
- Oboje generiraju ATP.
- Štoviše, oboje koriste membranske proteine i enzim ATP sintazu.
Koja je razlika između kemiosmoze u mitohondrijima i kloroplastima?
U mitohondrijskoj kemiosmozi izvor energije su molekule hrane, dok je izvor energije za kemiosmozu u kloroplastu sunčeva svjetlost. Dakle, ovo je ključna razlika između kemiosmoze u mitohondrijima i kloroplasta. Štoviše, u mitohondrijima se kemiosmoza odvija preko unutarnje mitohondrijske membrane, dok se u kloroplastu kemiosmoza odvija u lumenu tilakoida. Također, u mitohondrijima, ATP se stvara u matrici mitohondrija, dok se u kloroplastu ATP stvara izvan tilakoida.
Infografika u nastavku predstavlja razlike između kemiosmoze u mitohondrijima i kloroplastu u tabličnom obliku za usporedbu.
Sažetak – Kemiosmoza u mitohondrijima u odnosu na kloroplaste
Kemiosmoza je kretanje iona s jedne strane biološke polupropusne membrane na drugu preko elektrokemijskog gradijenta. Kemiosmoza u mitohondrijima je pumpanje protona kroz posebne kanale u membranama mitohondrija iz unutarnje membrane u vanjsku membranu. Kemiosmoza u kloroplastima je kretanje protona za proizvodnju ATP-a u biljkama. U kloroplastu se kemiosmoza odvija u tilakoidu. Oba procesa uključuju stvaranje ATP-a korištenjem energije. U mitohondrijima je izvor energije iz redoks reakcije tijekom metabolizma molekula hrane, dok je u kloroplastu izvor energije svjetlost. Dakle, ovo sažima razliku između kemiosmoze u mitohondrijima i kloroplastima.
