Ključna razlika – transportni lanac elektrona u mitohondrijima u odnosu na kloroplaste
Stanično disanje i fotosinteza dva su iznimno važna procesa koji pomažu živim organizmima u biosferi. Oba procesa uključuju transport elektrona koji stvaraju elektronski gradijent. To uzrokuje stvaranje protonskog gradijenta kojim se energija koristi za sintezu ATP-a uz pomoć enzima ATP sintaze. Lanac transporta elektrona (ETC), koji se odvija u mitohondrijima, naziva se "oksidativna fosforilacija", budući da proces koristi kemijsku energiju iz redoks reakcija. Nasuprot tome, u kloroplastu se ovaj proces naziva "fotofosforilacija" budući da koristi svjetlosnu energiju. Ovo je ključna razlika između transportnog lanca elektrona (ETC) u mitohondrijima i kloroplastima.
Što je lanac prijenosa elektrona u mitohondrijima?
Transportni lanac elektrona koji se odvija u unutarnjoj membrani mitohondrija poznat je kao oksidativna fosforilacija gdje se elektroni prenose kroz unutarnju membranu mitohondrija uz sudjelovanje različitih kompleksa. To stvara protonski gradijent koji uzrokuje sintezu ATP-a. Poznato je kao oksidativna fosforilacija zbog izvora energije: to su redoks reakcije koje pokreću lanac prijenosa elektrona.
Transportni lanac elektrona sastoji se od mnogo različitih proteina i organskih molekula koje uključuju različite komplekse, naime kompleks I, II, III, IV i kompleks ATP sintaze. Tijekom kretanja elektrona kroz transportni lanac elektrona, oni se kreću s viših energetskih razina na niže energetske razine. Gradijent elektrona stvoren tijekom ovog kretanja dovodi energiju koja se koristi za pumpanje H+ iona preko unutarnje membrane iz matriksa u međumembranski prostor. Ovo stvara protonski gradijent. Elektroni koji ulaze u lanac prijenosa elektrona potječu iz FADH2 i NADH. Oni se sintetiziraju tijekom ranijih stadija respiratornog sustava koji uključuju glikolizu i TCA ciklus.
Slika 01: Lanac prijenosa elektrona u mitohondrijima
Kompleksi I, II i IV smatraju se protonskim pumpama. Oba kompleksa I i II zajednički prosljeđuju elektrone do nosača elektrona poznatog kao Ubikinon koji prenosi elektrone do kompleksa III. Tijekom kretanja elektrona kroz kompleks III, više iona H+ isporučuje se preko unutarnje membrane u međumembranski prostor. Drugi mobilni prijenosnik elektrona poznat kao citokrom C prima elektrone koji se zatim prosljeđuju u kompleks IV. To uzrokuje konačni prijenos iona H+ u međumembranski prostor. Elektrone konačno prihvaća kisik koji se zatim koristi za stvaranje vode. Gradijent pokretačke sile protona usmjeren je prema konačnom kompleksu koji je ATP sintaza koja sintetizira ATP.
Što je lanac prijenosa elektrona u kloroplastima?
Transportni lanac elektrona koji se odvija unutar kloroplasta obično je poznat kao fotofosforilacija. Budući da je izvor energije sunčeva svjetlost, fosforilacija ADP-a u ATP poznata je kao fotofosforilacija. U tom se procesu svjetlosna energija koristi za stvaranje visokoenergetskog donorskog elektrona koji zatim jednosmjerno teče prema akceptoru elektrona niže energije. Kretanje elektrona od donora do akceptora naziva se lanac prijenosa elektrona. Fotofosforilacija može biti dva puta; ciklička fotofosforilacija i neciklička fotofosforilacija.
Slika 02: Lanac prijenosa elektrona u kloroplastu
Ciklička fotofosforilacija događa se uglavnom na tilakoidnoj membrani gdje se pokreće protok elektrona iz pigmentnog kompleksa poznatog kao fotosustav I. Kada sunčeva svjetlost padne na fotosustav; molekule koje apsorbiraju svjetlost uhvatit će svjetlost i proslijediti je posebnoj molekuli klorofila u fotosustavu. To dovodi do ekscitacije i eventualnog oslobađanja elektrona visoke energije. Ta se energija prenosi od jednog akceptora elektrona do sljedećeg akceptora elektrona u gradijentu elektrona koji na kraju prihvaća akceptor elektrona niže energije. Kretanje elektrona inducira protonsku pokretačku silu koja uključuje pumpanje H+ iona kroz membrane. Ovo se koristi u proizvodnji ATP-a. ATP sintaza se koristi kao enzim tijekom ovog procesa. Ciklička fotofosforilacija ne proizvodi kisik ili NADPH.
U necikličkoj fotofosforilaciji sudjeluju dva fotosustava. U početku se molekula vode lizira kako bi se proizveo 2H+ + 1/2O2 + 2e– fotosustav II zadržava dva elektrona. Pigmenti klorofila prisutni u fotosustavu apsorbiraju svjetlosnu energiju u obliku fotona i prenose je do središnje molekule. Dva elektrona su potaknuta iz fotosustava koje prima primarni akceptor elektrona. Za razliku od cikličkog puta, dva elektrona se neće vratiti u fotosustav. Deficit elektrona u fotosustavu osigurat će se lizom druge molekule vode. Elektroni iz fotosustava II bit će prebačeni u fotosustav I gdje će se odvijati sličan proces. Protok elektrona od jednog akceptora do drugog stvorit će gradijent elektrona koji je pokretačka sila protona koja se koristi u sintezi ATP-a.
Koje su sličnosti između ETC-a u mitohondrijima i kloroplastima?
- ATP sintazu u ETC koriste i mitohondriji i kloroplasti.
- U oba, 3 ATP molekule sintetiziraju 2 protona.
Koja je razlika između transportnog lanca elektrona u mitohondrijima i kloroplastima?
ETC u mitohondrijima naspram ETC u kloroplastima |
|
| Transportni lanac elektrona koji se javlja u unutarnjoj membrani mitohondrija poznat je kao oksidativna fosforilacija ili Lanac transporta elektrona u mitohondrijima. | Lanac prijenosa elektrona koji se odvija unutar kloroplasta poznat je kao fotofosforilacija ili lanac prijenosa elektrona u kloroplastu. |
| Vrsta fosforilacije | |
| Oksidativna fosforilacija događa se u ETC mitohondrija. | Fotofosforilacija se događa u ETC kloroplasta. |
| Izvor energije | |
| Izvor energije ETP-a u mitohondrijima je kemijska energija koja proizlazi iz redoks reakcija.. | ETC u kloroplastima koristi svjetlosnu energiju. |
| Lokacija | |
| ETC u mitohondrijima odvija se u kristama mitohondrija. | ETC u kloroplastima odvija se u tilakoidnoj membrani kloroplasta. |
| koenzim | |
| NAD i FAD uključuju ETC mitohondrija. | NADP uključuje ETC kloroplasta. |
| Protonski gradijent | |
| Protonski gradijent djeluje od intermembranskog prostora do matriksa tijekom ETC mitohondrija. | Protonski gradijent djeluje od tilakoidnog prostora do strome kloroplasta tijekom ETC kloroplasta. |
| Konačni akceptor elektrona | |
| Kisik je konačni akceptor elektrona ETC-a u mitohondrijima. | Klorofil u cikličkoj fotofosforilaciji i NADPH+ u necikličkoj fotofosforilaciji konačni su akceptori elektrona u ETC u kloroplastima. |
Sažetak – Lanac transporta elektrona u mitohondrijima u odnosu na kloroplaste
Transportni lanac elektrona koji se odvija u tilakoidnoj membrani kloroplasta poznat je kao fotofosforilacija budući da se za pokretanje procesa koristi svjetlosna energija. U mitohondrijima, lanac prijenosa elektrona poznat je kao oksidativna fosforilacija gdje se elektroni iz NADH i FADH2 koji potječu iz glikolize i TCA ciklusa pretvaraju u ATP kroz protonski gradijent. Ovo je ključna razlika između ETC u mitohondrijima i ETC u kloroplastima. Oba procesa koriste ATP sintazu tijekom sinteze ATP-a.
Preuzmite PDF verziju transportnog lanca elektrona u mitohondrijima u odnosu na kloroplaste
Možete preuzeti PDF verziju ovog članka i koristiti ga za izvanmrežne svrhe prema napomeni o citatu. Ovdje preuzmite PDF verziju Razlika između ETC u mitohondrijima i kloroplastima
