Avainero – elektronien kuljetusketju mitokondrioissa vs kloroplastit
Soluhengitys ja fotosynteesi ovat kaksi erittäin tärkeää prosessia, jotka auttavat eläviä organismeja biosfäärissä. Molemmat prosessit sisältävät elektronien kuljetuksen, jotka luovat elektronigradientin. Tämä aiheuttaa protonigradientin muodostumisen, jossa energiaa hyödynnetään ATP:n syntetisoinnissa ATP-syntaasientsyymin avulla. Mitokondrioissa tapahtuvaa elektroninkuljetusketjua (ETC) kutsutaan "hapettavaksi fosforylaatioksi", koska prosessi hyödyntää redox-reaktioiden kemiallista energiaa. Sitä vastoin kloroplastissa tätä prosessia kutsutaan "fotofosforylaatioksi", koska se käyttää valoenergiaa. Tämä on avainero mitokondrioiden elektronien kuljetusketjun (ETC) ja kloroplastin välillä.
Mikä on elektronien kuljetusketju mitokondrioissa?
Mitokondrioiden sisäkalvossa esiintyvä elektronien kuljetusketju tunnetaan oksidatiivisena fosforylaationa, jossa elektronit kuljetetaan mitokondrioiden sisäkalvon läpi erilaisten kompleksien mukana. Tämä luo protonigradientin, joka aiheuttaa ATP:n synteesin. Sitä kutsutaan oksidatiiviseksi fosforylaatioksi energialähteestä johtuen: se on redox-reaktio, joka ohjaa elektronien kuljetusketjua.
Elektroninkuljetusketju koostuu monista erilaisista proteiineista ja orgaanisista molekyyleistä, jotka sisältävät erilaisia komplekseja, nimittäin kompleksin I, II, III, IV ja ATP-syntaasikompleksin. Kun elektronit liikkuvat elektronien kuljetusketjun läpi, ne siirtyvät korkeammilta energiatasoilta alemmille energiatasoille. Tämän liikkeen aikana syntynyt elektronigradientti saa energiaa, jota hyödynnetään pumpattaessa H+ ioneja sisäkalvon läpi matriisista kalvojen väliseen tilaan. Tämä luo protonigradientin. Elektronien kuljetusketjuun tulevat elektronit ovat peräisin FADH2:sta ja NADH:sta. Nämä syntetisoidaan aikaisemmissa soluhengitysvaiheissa, joihin kuuluvat glykolyysi ja TCA-sykli.
Kuva 01: Elektronien kuljetusketju mitokondrioissa
Komplekseja I, II ja IV pidetään protonipumppuina. Molemmat kompleksit I ja II välittävät elektroneja yhdessä elektronien kantajalle, joka tunnetaan nimellä ubikinoni, joka siirtää elektronit kompleksiin III. Elektronien liikkuessa kompleksin III läpi, enemmän H+ ioneja kulkeutuu sisäkalvon läpi kalvojen väliseen tilaan. Toinen liikkuva elektronien kantaja, joka tunnetaan nimellä sytokromi C, vastaanottaa elektronit, jotka sitten siirretään kompleksiin IV. Tämä aiheuttaa H+ ionien lopullisen siirtymisen kalvojen väliseen tilaan. Lopulta happi hyväksyy elektronit, jota sitten käytetään veden muodostamiseen. Protonin liikevoiman gradientti on suunnattu kohti lopullista kompleksia, joka on ATP-syntaasi, joka syntetisoi ATP:tä.
Mikä on kloroplastien elektronien kuljetusketju?
Kloroplastin sisällä tapahtuva elektronien kuljetusketju tunnetaan yleisesti nimellä fotofosforylaatio. Koska energianlähde on auringonvalo, ADP:n fosforylaatio ATP:ksi tunnetaan fotofosforylaationa. Tässä prosessissa valoenergiaa hyödynnetään korkeaenergisen luovuttajaelektronin luomiseen, joka sitten virtaa yksisuuntaisesti alhaisemman energian elektronin vastaanottajaan. Elektronien liikettä luovuttaj alta vastaanottajalle kutsutaan elektronien kuljetusketjuksi. Fotofosforylaatiossa voi olla kaksi reittiä; syklinen fotofosforylaatio ja ei-syklinen fotofosforylaatio.
Kuva 02: Kloroplastin elektronien kuljetusketju
Syklistä fotofosforylaatiota tapahtuu pohjimmiltaan tylakoidikalvolla, jossa elektronien virtaus käynnistyy pigmenttikompleksista, joka tunnetaan nimellä photosystem I. Kun auringonvalo osuu valojärjestelmän päälle; valoa absorboivat molekyylit vangitsevat valon ja välittävät sen erityiselle klorofyllimolekyylille valojärjestelmässä. Tämä johtaa suuren energian elektronin virittymiseen ja lopulta vapautumiseen. Tämä energia välitetään yhdestä elektronin vastaanottajasta seuraavaan elektronin vastaanottajaan elektronigradientissa, jonka lopulta hyväksyy alhaisemman energian elektronin vastaanottaja. Elektronien liike saa aikaan protonien liikevoiman, joka sisältää H+-ionien pumppaamisen kalvojen läpi. Tätä käytetään ATP:n tuotannossa. ATP-syntaasia käytetään entsyyminä tässä prosessissa. Syklinen fotofosforylaatio ei tuota happea tai NADPH:ta.
Ei-syklisessä fotofosforylaatiossa tapahtuu kaksi valojärjestelmää. Aluksi vesimolekyyli hajotetaan tuottamaan 2H+ + 1/2O2 + 2e– Photosystem II pitää kaksi elektronia. Valosysteemissä olevat klorofyllipigmentit absorboivat valoenergiaa fotonien muodossa ja siirtävät sen ydinmolekyyliin. Kaksi elektronia tehostetaan valojärjestelmästä, jonka ensisijainen elektronin vastaanottaja hyväksyy. Toisin kuin syklinen reitti, kaksi elektronia eivät palaa valojärjestelmään. Elektronien puute fotosysteemissä saadaan aikaan toisen vesimolekyylin hajoamisen seurauksena. Photosystem II:n elektronit siirretään fotosysteemiin I, jossa tapahtuu samanlainen prosessi. Elektronien virtaus akseptorista seuraavaan luo elektronigradientin, joka on protonin liikevoima, jota käytetään ATP:n syntetisoinnissa.
Mitä yhtäläisyyksiä ETC:n välillä on mitokondrioissa ja kloroplasteissa?
- Sekä mitokondriot että kloroplastit käyttävät ETC:ssä ATP-syntaasia.
- Molemmissa 2 protonia syntetisoi 3 ATP-molekyyliä.
Mitä eroa on mitokondrioiden elektronien kuljetusketjun ja kloroplastien välillä?
ETC mitokondrioissa vs ETC kloroplasteissa |
|
| Mitokondrioiden sisäkalvossa esiintyvä elektronien kuljetusketju tunnetaan mitokondrioiden oksidatiivisena fosforylaationa tai elektronien kuljetusketjuna. | Kloroplastin sisällä tapahtuva elektronien kuljetusketju tunnetaan nimellä fotofosforylaatio tai kloroplastin elektronien kuljetusketju. |
| Fosforylaatiotyyppi | |
| Oksidatiivista fosforylaatiota tapahtuu mitokondrioiden ETC:ssä. | Fotofosforylaatiota tapahtuu kloroplastien ETC:ssä. |
| Energian lähde | |
| ETP:n energianlähde mitokondrioissa on redox-reaktioista peräisin olevaa kemiallista energiaa.. | ETC kloroplasteissa käyttää valoenergiaa. |
| Sijainti | |
| ETC mitokondrioissa tapahtuu mitokondrioiden risteyksessä. | ETC kloroplasteissa tapahtuu kloroplastin tylakoidikalvossa. |
| Koentsyymi | |
| NAD ja FAD liittyvät mitokondrioiden ETC:hen. | NADP osallistuu kloroplastien ETC:hen. |
| Protonigradientti | |
| Protonigradientti vaikuttaa kalvojen välisestä tilasta matriisiin mitokondrioiden ETC:n aikana. | Protonigradientti vaikuttaa tylakoidiavaruudesta kloroplastin stroomaan kloroplastien ETC:n aikana. |
| Lopullinen elektronien hyväksyjä | |
| Happi on ETC:n viimeinen elektronien vastaanottaja mitokondrioissa. | Klorofylli syklisessä fotofosforylaatiossa ja NADPH+ ei-syklisessä fotofosforylaatiossa ovat lopulliset elektronien vastaanottajat ETC:ssä kloroplasteissa. |
Yhteenveto – elektronien kuljetusketju mitokondrioissa vs kloroplastit
Kloroplastin tylakoidikalvossa esiintyvä elektroninkuljetusketju tunnetaan fotofosforylaationa, koska valoenergiaa käytetään prosessin ohjaamiseen. Mitokondrioissa elektronien kuljetusketju tunnetaan oksidatiivisena fosforylaationa, jossa NADH:sta ja FADH2:sta peräisin olevat elektronit, jotka ovat peräisin glykolyysistä ja TCA-syklistä, muunnetaan ATP:ksi protonigradientin kautta. Tämä on avainero mitokondrioiden ETC:n ja kloroplastien ETC:n välillä. Molemmat prosessit käyttävät ATP-syntaasia ATP:n synteesin aikana.
Lataa PDF-versio elektronien kuljetusketjusta mitokondrioissa vs kloroplastit
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Ero ETC:n välillä mitokondrioissa ja kloroplastissa
