Avainero mitokondrioiden kemiosmoosin ja kloroplastin välillä on se, että mitokondrioiden kemiosmoosissa energian lähde ovat ruokamolekyylit, kun taas kloroplastin kemiosmoosin energialähde saadaan valonlähteeseen.
Kemiosmoosi on ionien liikkumista biologisen puoliläpäisevän kalvon yhdeltä puolelta toiselle sähkökemiallisen gradientin poikki. Gradientti sallii ionien kulkea passiivisesti läpi kalvoon upotettujen proteiinien avulla. Tämä auttaa ioneja siirtymään alueelta, jonka pitoisuus on korkeampi, alueelle, jossa on pienempi pitoisuus. Tämä prosessi on samanlainen kuin osmoosi, mutta siihen liittyy ionien liikkuminen kalvojen läpi gradientin kautta.
Mitä on kemiosmoosi mitokondrioissa?
Kemiosmoosi mitokondrioissa on protonien pumppaamista mitokondrioiden kalvoissa olevien erityisten kanavien kautta sisäkalvolta ulkokalvolle. Tämän prosessin aikana elektronien kantajat, NADH ja FADH, luovuttavat elektroneja elektronien kuljetusketjuun. Nämä elektronit tekevät konformaatiomuutoksia proteiineissa, jotta ne voivat pumpata H+-ioneja selektiivisesti läpäisevän kalvon läpi. H+-ionien epätasainen jakautuminen kalvon poikki aiheuttaa eron konsentraatiossa ja sähkökemiallisessa gradientissa. Siksi positiivisesti varautuneet vetyionit liikkuvat ja aggregoituvat kalvon toisella puolella. Monet ionit liikkuvat fosfolipidikalvojen ei-polaaristen alueiden läpi ionikanavien avulla. Tämä saa matriisin vetyionit kulkemaan sisäisen mitokondrion kalvon läpi ATP-syntaasi-nimisen kalvoproteiinin avulla. Tämä proteiini hyödyntää vetyionigradientissa olevaa potentiaalista energiaa lisätäkseen fosfaattia ADP:hen muodostaen ATP:tä.
Kuva 01: Kemiosmoosi mitokondrioissa
Kemiosmoosi tuottaa suurimman osan ATP:stä aerobisen glukoosin katabolian aikana. ATP:n tuotanto mitokondrioissa kemiosmoosia käyttämällä tunnetaan oksidatiivisena fosforylaationa. Tämän prosessin lopussa elektronit auttavat pelkistämään happimolekyylejä happi-ioneiksi. Hapen ylimääräiset elektronit ovat vuorovaikutuksessa H+ -ionien kanssa muodostaen vettä.
Mitä on kemiosmoosi kloroplastissa?
Kemiosmoosi kloroplasteissa on protonien liikkumista ATP:n tuottamiseksi kasveissa. Kloroplastissa kemosmoosi tapahtuu tylakoidissa. Tylakoid kerää valoa ja toimii valoreaktioiden paikkana fotosynteesin aikana. Valoreaktiot tuottavat ATP:tä kemiosmoosin avulla. Photosystem II:n antennikompleksi vastaanottaa fotonit auringonvalossa. Tämä virittää elektronit korkeammalle energiatasolle. Sitten elektronit kulkeutuvat alas elektronien kuljetusketjun läpi pumppaen protoneja aktiivisesti tylakoidikalvon läpi tylakoidin onteloon.
Kuva 02: Kemiosmoosi kloroplastissa
ATP-syntaasientsyymin avulla protonit virtaavat alas sähkökemiallista gradienttia pitkin. Tämä tuottaa ATP:tä fosforyloimalla ADP:tä ATP:ksi. Nämä ensimmäisestä valoreaktiosta peräisin olevat elektronit saavuttavat fotosysteemin I ja saavuttavat sitten korkeamman energiatason valoenergialla ja vastaanottavat ne elektronin vastaanottajalla. Tämä vähentää NADP+:n NADPH:ksi. Veden hapettuminen, joka jakautuu protoneiksi ja hapeksi, korvaa elektronit, jotka häviävät fotosysteemistä II. Yhden happimolekyylin tuottamiseksi fotosysteemit I ja II absorboivat vähintään kymmenen fotonia. Tässä neljä elektronia liikkuu valojärjestelmien läpi ja muodostaa kaksi NAPDH-molekyyliä.
Mitä yhtäläisyyksiä on mitokondrioiden kemiosmoosin ja kloroplastin välillä?
- Kemiosmoosilla mitokondrioissa ja kloroplastissa on sama teoria – siirtää ioneja puoliläpäisevän kalvon läpi alas sähkökemiallista gradienttia pitkin.
- Molemmat käyttävät suuria energialähteitä kemiosmoosiprosessiin.
- Vyionit tai protonit diffundoituvat kalvojen läpi.
- Molemmat tuottavat ATP:tä.
- Lisäksi molemmat käyttävät kalvoproteiineja ja ATP-syntaasientsyymiä.
Mitä eroa on mitokondrioiden kemiosmoosilla ja kloroplastilla?
Mitokondrioiden kemiosmoosissa energianlähde on ruokamolekyylit, kun taas kloroplastin kemiosmoosin energialähde on auringonvalo. Näin ollen tämä on avainero mitokondrioiden ja kloroplastin kemiosmoosin välillä. Lisäksi mitokondrioissa kemiosmoosi tapahtuu mitokondrion sisäisen kalvon poikki, kun taas kloroplastissa kemiosmoosi tapahtuu tylakoidiontelossa. Myös mitokondrioissa ATP:tä syntyy mitokondrioiden matriisissa, kun taas kloroplastissa ATP:tä syntyy tylakoidin ulkopuolella.
Alla oleva infografiikka esittelee mitokondrioiden kemiosmoosin ja kloroplastin väliset erot taulukkomuodossa vertailua varten.
Yhteenveto – Kemiosmoosi mitokondrioissa vs kloroplasti
Kemiosmoosi on ionien liikkumista biologisen puoliläpäisevän kalvon yhdeltä puolelta toiselle sähkökemiallisen gradientin poikki. Kemiosmoosi mitokondrioissa on protonien pumppaamista mitokondrioiden kalvoissa olevien erityisten kanavien kautta sisäkalvolta ulkokalvolle. Kloroplastien kemiosmoosi on protonien liikettä ATP:n tuottamiseksi kasveissa. Kloroplastissa kemiosmoosi tapahtuu tylakoidissa. Molemmissa prosesseissa tuotetaan ATP:tä käyttämällä energiaa. Mitokondrioissa energianlähde on redox-reaktiosta ruokamolekyylien aineenvaihdunnan aikana, kun taas kloroplastissa energianlähde on kevyt. Joten tämä tiivistää mitokondrioiden kemiosmoosin ja kloroplastin välisen eron.
