Kľúčový rozdiel – elektrónový transportný reťazec v mitochondriách vs. chloroplasty
Bunkové dýchanie a fotosyntéza sú dva mimoriadne dôležité procesy, ktoré pomáhajú živým organizmom v biosfére. Oba procesy zahŕňajú transport elektrónov, ktoré vytvárajú elektrónový gradient. To spôsobuje tvorbu protónového gradientu, pri ktorom sa energia využíva pri syntéze ATP s pomocou enzýmu ATP syntázy. Elektrónový transportný reťazec (ETC), ktorý prebieha v mitochondriách, sa nazýva „oxidačná fosforylácia“, pretože tento proces využíva chemickú energiu z redoxných reakcií. Naproti tomu v chloroplastoch sa tento proces nazýva „fotofosforylácia“, pretože využíva svetelnú energiu. Toto je kľúčový rozdiel medzi elektrónovým transportným reťazcom (ETC) v mitochondriách a chloroplastoch.
Čo je to elektrónový transportný reťazec v mitochondriách?
Elektrónový transportný reťazec, ktorý sa vyskytuje vo vnútornej membráne mitochondrií, je známy ako oxidatívna fosforylácia, kde sú elektróny transportované cez vnútornú membránu mitochondrií za účasti rôznych komplexov. To vytvára protónový gradient, ktorý spôsobuje syntézu ATP. Je známa ako oxidačná fosforylácia vďaka zdroju energie: to sú redoxné reakcie, ktoré poháňajú reťazec prenosu elektrónov.
Elektrónový transportný reťazec pozostáva z mnohých rôznych proteínov a organických molekúl, ktoré zahŕňajú rôzne komplexy, konkrétne komplex I, II, III, IV a komplex ATP syntázy. Počas pohybu elektrónov cez elektrónový transportný reťazec sa pohybujú z vyšších energetických hladín na nižšie energetické hladiny. Elektrónový gradient vytvorený počas tohto pohybu získava energiu, ktorá sa využíva na čerpanie iónov H+ cez vnútornú membránu z matrice do medzimembránového priestoru. To vytvára protónový gradient. Elektróny, ktoré vstupujú do elektrónového transportného reťazca, sú odvodené od FADH2 a NADH. Tieto sú syntetizované počas skorších bunkových respiračných štádií, ktoré zahŕňajú glykolýzu a cyklus TCA.
Obrázok 01: Elektrónový transportný reťazec v Mitochondriách
Komplexy I, II a IV sa považujú za protónové pumpy. Oba komplexy I a II spoločne odovzdávajú elektróny elektrónovému nosiču známemu ako Ubichinón, ktorý prenáša elektróny do komplexu III. Počas pohybu elektrónov cez komplex III sa viac iónov H+ dodáva cez vnútornú membránu do medzimembránového priestoru. Ďalší mobilný nosič elektrónov známy ako cytochróm C prijíma elektróny, ktoré potom prechádzajú do komplexu IV. To spôsobí konečný prenos iónov H+ do medzimembránového priestoru. Elektróny sú nakoniec prijaté kyslíkom, ktorý sa potom využíva na tvorbu vody. Gradient protónovej hybnej sily smeruje ku konečnému komplexu, ktorým je ATP syntáza, ktorá syntetizuje ATP.
Čo je elektrónový transportný reťazec v chloroplastoch?
Elektrónový transportný reťazec, ktorý sa odohráva vo vnútri chloroplastu, je bežne známy ako fotofosforylácia. Keďže zdrojom energie je slnečné svetlo, fosforylácia ADP na ATP je známa ako fotofosforylácia. V tomto procese sa svetelná energia využíva na vytvorenie vysokoenergetického donorového elektrónu, ktorý potom prúdi v jednosmernom vzore k akceptoru elektrónov s nižšou energiou. Pohyb elektrónov od donoru k akceptoru sa označuje ako elektrónový transportný reťazec. Fotofosforylácia môže mať dve dráhy; cyklická fotofosforylácia a necyklická fotofosforylácia.
Obrázok 02: Elektrónový transportný reťazec v chloroplaste
Cyklická fotofosforylácia prebieha v podstate na tylakoidnej membráne, kde je tok elektrónov iniciovaný z pigmentového komplexu známeho ako fotosystém I. Keď slnečné svetlo dopadá na fotosystém; molekuly absorbujúce svetlo zachytia svetlo a odovzdajú ho špeciálnej molekule chlorofylu vo fotosystéme. To vedie k excitácii a nakoniec uvoľneniu elektrónu s vysokou energiou. Táto energia prechádza z jedného akceptora elektrónov na ďalší akceptor elektrónov v elektrónovom gradiente, ktorý je nakoniec akceptovaný akceptorom elektrónov s nižšou energiou. Pohyb elektrónov vyvoláva protónovú hnaciu silu, ktorá zahŕňa pumpovanie iónov H+ cez membrány. Používa sa pri výrobe ATP. Počas tohto procesu sa ako enzým používa ATP syntáza. Cyklická fotofosforylácia neprodukuje kyslík ani NADPH.
Pri necyklickej fotofosforylácii dochádza k zapojeniu dvoch fotosystémov. Spočiatku sa molekula vody lýzuje, aby sa vytvoril 2H+ + 1/2O2 + 2e– Fotosystém II uchováva dva elektróny. Chlorofylové pigmenty prítomné vo fotosystéme absorbujú svetelnú energiu vo forme fotónov a prenášajú ju do základnej molekuly. Dva elektróny sú zosilnené z fotosystému, ktorý je akceptovaný primárnym akceptorom elektrónov. Na rozdiel od cyklickej dráhy sa dva elektróny nevrátia do fotosystému. Deficit elektrónov vo fotosystéme zabezpečí lýza inej molekuly vody. Elektróny z fotosystému II budú prenesené do fotosystému I, kde bude prebiehať podobný proces. Tok elektrónov od jedného akceptora k ďalšiemu vytvorí elektrónový gradient, ktorý je protónovou hnacou silou, ktorá sa využíva pri syntéze ATP.
Aké sú podobnosti medzi ETC v mitochondriách a chloroplastoch?
- ATP syntázu v ETC využívajú mitochondrie aj chloroplasty.
- V oboch sú 3 molekuly ATP syntetizované 2 protónmi.
Aký je rozdiel medzi elektrónovým transportným reťazcom v mitochondriách a chloroplastoch?
ETC v mitochondriách vs. ETC v chloroplastoch |
|
| Elektrónový transportný reťazec, ktorý sa vyskytuje vo vnútornej membráne mitochondrií, je známy ako oxidatívna fosforylácia alebo elektrónový transportný reťazec v mitochondriách. | Elektrónový transportný reťazec, ktorý sa odohráva vo vnútri chloroplastu, je známy ako fotofosforylácia alebo elektrónový transportný reťazec v chloroplaste. |
| Typ fosforylácie | |
| Oxidačná fosforylácia sa vyskytuje v ETC mitochondrií. | V ETC chloroplastov dochádza k fotofosforylácii. |
| Zdroj energie | |
| Zdroj energie ETP v mitochondriách je chemická energia odvodená z redoxných reakcií. | ETC v chloroplastoch využíva svetelnú energiu. |
| Umiestnenie | |
| ETC v mitochondriách prebieha v mitochondriových krístach. | ETC v chloroplastoch prebieha v tylakoidnej membráne chloroplastu. |
| Koenzým | |
| NAD a FAD sa podieľajú na ETC mitochondrií. | NADP zahŕňa ETC chloroplastov. |
| Protónový gradient | |
| Protónový gradient pôsobí od medzimembránového priestoru až po matricu počas ETC mitochondrií. | Protónový gradient pôsobí z tylakoidného priestoru do strómy chloroplastu počas ETC chloroplastov. |
| Konečný akceptor elektrónov | |
| Kyslík je konečným akceptorom elektrónov ETC v mitochondriách. | Chlorofyl v cyklickej fotofosforylácii a NADPH+ v necyklickej fotofosforylácii sú konečné akceptory elektrónov v ETC v chloroplastoch. |
Zhrnutie – Elektrónový transportný reťazec v mitochondriách vs chloroplasty
Elektrónový transportný reťazec, ktorý sa vyskytuje v tylakoidnej membráne chloroplastu, je známy ako fotofosforylácia, pretože na riadenie procesu sa využíva svetelná energia. V mitochondriách je reťazec transportu elektrónov známy ako oxidatívna fosforylácia, kde sa elektróny z NADH a FADH2, ktoré sú odvodené z glykolýzy a cyklu TCA, premieňajú na ATP prostredníctvom protónového gradientu. Toto je kľúčový rozdiel medzi ETC v mitochondriách a ETC v chloroplastoch. Oba procesy využívajú ATP syntázu počas syntézy ATP.
Stiahnite si PDF verziu elektrónového transportného reťazca v mitochondriách vs chloroplasty
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi ETC v mitochondriách a chloroplastoch
