Ключовата разлика между хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта е, че при митохондриалната хемиосмоза източникът на енергия са хранителните молекули, докато източникът на енергия за хемиосмозата в хлоропласта се получава от източник на светлина.
Хемиосмозата е движението на йони от едната страна на биологична полупропусклива мембрана към друга през електрохимичен градиент. Градиентът позволява на йоните да преминават пасивно с помощта на протеини, вградени в мембраната. Това помага на йоните да се преместят от зона с по-висока концентрация към област с по-ниска концентрация. Този процес е подобен на осмозата, но включва йони, движещи се през мембраните чрез градиент.
Какво е хемиосмоза в митохондриите?
Хемиосмозата в митохондриите е изпомпване на протони през специални канали в мембраните на митохондриите от вътрешната мембрана към външната мембрана. По време на този процес носителите на електрони, NADH и FADH, даряват електрони на електронната транспортна верига. Тези електрони правят конформационни промени в протеините, за да изпомпват H+ йони през селективно пропусклива мембрана. Неравномерното разпределение на H+ йони през мембраната причинява разлика в концентрацията и електрохимичния градиент. Следователно положително заредените водородни йони се движат и агрегират от едната страна на мембраната. Много йони се движат през неполярните области на фосфолипидните мембрани с помощта на йонни канали. Това кара водородните йони в матрицата да преминат през вътрешната митохондриална мембрана с помощта на мембранен протеин, наречен АТФ синтаза. Този протеин използва потенциалната енергия в градиента на водородните йони, за да добави фосфат към ADP, образувайки ATP.
Фигура 01: Химиосмоза в митохондриите
Хемиосмозата генерира по-голямата част от АТФ по време на аеробен катаболизъм на глюкозата. Производството на АТФ в митохондриите чрез хемиосмоза е известно като окислително фосфорилиране. В края на този процес електроните помагат за редуцирането на кислородните молекули до кислородни йони. Допълнителните електрони на кислорода взаимодействат с H+ йони, за да образуват вода.
Какво представлява хемиосмозата в хлоропласта?
Хемиосмозата в хлоропластите е движението на протони за производството на АТФ в растенията. В хлоропласта хемиосмозата се извършва в тилакоида. Тилакоидът събира светлина и служи като място за светлинни реакции по време на фотосинтеза. Светлинните реакции генерират АТФ чрез хемиосмоза. Антенният комплекс на фотосистема II приема фотоните на слънчева светлина. Това възбужда електроните до по-високо енергийно ниво. След това електроните се транспортират надолу през електронната транспортна верига, изпомпвайки протони активно през тилакоидната мембрана в лумена на тилакоида.
Фигура 02: Хемоосмоза в хлоропласт
С помощта на ензима ATP синтаза, протоните се движат надолу по електрохимичен градиент. Това генерира АТФ чрез фосфорилиране на АДФ до АТФ. Тези електрони от първата светлинна реакция достигат фотосистема I и след това достигат по-високо енергийно ниво чрез светлинна енергия и се приемат от акцептор на електрони. Това редуцира NADP+ до NADPH. Окисляването на водата, която се разделя на протони и кислород, замества електроните, които са загубени от фотосистема II. За да генерират една молекула кислород, фотосистемите I и II абсорбират поне десет фотона. Тук четири електрона се движат през фотосистемите и генерират две NAPDH молекули.
Какви са приликите, разликите между хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта?
- Хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта има една и съща теория – за придвижване на йони през полупропусклива мембрана надолу по електрохимичен градиент.
- И двете използват високоенергийни източници за процеса на хемиосмоза.
- Водородните йони или протоните дифундират през мембраните.
- И двете генерират ATP.
- Освен това и двете използват мембранни протеини и ензима ATP синтаза.
Каква е разликата между хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта?
При митохондриалната хемиосмоза източникът на енергия са хранителните молекули, докато източникът на енергия за хемиосмозата в хлоропласта е слънчевата светлина. По този начин това е ключовата разлика между хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта. Освен това, в митохондриите хемиосмозата протича през вътрешната митохондриална мембрана, докато в хлоропласта хемиосмозата се извършва в лумена на тилакоида. Освен това в митохондриите АТФ се генерира в матрицата на митохондриите, докато в хлоропласта АТФ се генерира извън тилакоида.
Инфографиката по-долу представя разликите между хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта в таблична форма за сравнение едно до друго.
Обобщение – хемиосмоза в митохондриите срещу хлоропласт
Хемиосмозата е движението на йони от едната страна на биологичната полупропусклива мембрана към друга през електрохимичен градиент. Химиосмозата в митохондриите е изпомпване на протони през специални канали в мембраните на митохондриите от вътрешната мембрана към външната мембрана. Хемоосмозата в хлоропластите е движението на протони за производството на АТФ в растенията. В хлоропласта хемиосмозата се извършва в тилакоида. И двата процеса включват генериране на АТФ с помощта на енергия. В митохондриите източникът на енергия е от редокс реакция по време на метаболизма на хранителните молекули, докато в хлоропласта източникът на енергия е светлината. И така, това обобщава разликата между хемиосмозата в митохондриите и хлоропласта.
