Ключова разлика – Електронна транспортна верига в митохондриите срещу хлоропласти
Клетъчното дишане и фотосинтезата са два изключително важни процеса, които подпомагат живите организми в биосферата. И двата процеса включват транспортиране на електрони, които създават електронен градиент. Това причинява образуването на протонен градиент, чрез който енергията се използва за синтезиране на АТФ с помощта на ензима АТФ синтаза. Електронно-транспортната верига (ETC), която се осъществява в митохондриите, се нарича „окислително фосфорилиране“, тъй като процесът използва химическа енергия от редокс реакции. Обратно, в хлоропласта този процес се нарича „фотофосфорилиране“, тъй като използва светлинна енергия. Това е ключовата разлика между електронната транспортна верига (ETC) в митохондриите и хлоропласта.
Какво представлява веригата за транспортиране на електрони в митохондриите?
Транспортната верига на електрони, която възниква във вътрешната мембрана на митохондриите, е известна като окислително фосфорилиране, където електроните се транспортират през вътрешната мембрана на митохондриите с участието на различни комплекси. Това създава протонен градиент, който предизвиква синтеза на АТФ. Известно е като окислително фосфорилиране поради източника на енергия: това са редокс реакциите, които задвижват веригата за пренос на електрони.
Транспортната верига на електрони се състои от много различни протеини и органични молекули, които включват различни комплекси, а именно комплекс I, II, III, IV и ATP синтазен комплекс. По време на движението на електроните през електронната транспортна верига те се преместват от по-високи енергийни нива към по-ниски енергийни нива. Електронният градиент, създаден по време на това движение, извлича енергия, която се използва за изпомпване на H+ йони през вътрешната мембрана от матрицата в междумембранното пространство. Това създава протонен градиент. Електроните, които влизат във веригата за пренос на електрони, се получават от FADH2 и NADH. Те се синтезират по време на по-ранни етапи на клетъчното дишане, които включват гликолиза и TCA цикъл.
Фигура 01: Електронна транспортна верига в митохондриите
Комплекси I, II и IV се считат за протонни помпи. И двата комплекса I и II заедно предават електрони към електронен носител, известен като убихинон, който прехвърля електроните към комплекс III. По време на движението на електрони през комплекс III, повече H+ йони се доставят през вътрешната мембрана към междумембранното пространство. Друг мобилен носител на електрони, известен като цитохром С, приема електроните, които след това се предават в комплекс IV. Това причинява окончателното прехвърляне на H+ йони в междумембранното пространство. Електроните накрая се приемат от кислорода, който след това се използва за образуване на вода. Градиентът на протонната движеща сила е насочен към крайния комплекс, който е АТФ синтазата, която синтезира АТФ.
Какво представлява веригата за транспортиране на електрони в хлоропластите?
Електронната транспортна верига, която протича вътре в хлоропласта, е известна като фотофосфорилиране. Тъй като източникът на енергия е слънчевата светлина, фосфорилирането на ADP до ATP е известно като фотофосфорилиране. В този процес светлинната енергия се използва за създаването на донорен електрон с висока енергия, който след това тече в еднопосочна схема към акцептор на електрони с по-ниска енергия. Движението на електроните от донора към акцептора се нарича верига за транспортиране на електрони. Фотофосфорилирането може да бъде по два пътя; циклично фотофосфорилиране и нециклично фотофосфорилиране.
Фигура 02: Електронна транспортна верига в хлоропласт
Цикличното фотофосфорилиране се случва основно върху тилакоидната мембрана, където потокът от електрони се инициира от пигментен комплекс, известен като фотосистема I. Когато слънчевата светлина попадне върху фотосистемата; абсорбиращите светлина молекули ще уловят светлината и ще я предадат на специална хлорофилна молекула във фотосистемата. Това води до възбуждане и евентуално освобождаване на електрон с висока енергия. Тази енергия се предава от един акцептор на електрони към следващия акцептор на електрони в градиент на електрони, който накрая се приема от акцептор на електрони с по-ниска енергия. Движението на електроните предизвиква протонна движеща сила, която включва изпомпването на H+ йони през мембраните. Това се използва при производството на АТФ. АТФ синтазата се използва като ензим по време на този процес. Цикличното фотофосфорилиране не произвежда кислород или NADPH.
При нециклично фотофосфорилиране настъпва участието на две фотосистеми. Първоначално водна молекула се лизира, за да се получи 2H+ + 1/2O2 + 2e– Фотосистема II запазва двата електрона. Хлорофилните пигменти, присъстващи във фотосистемата, абсорбират светлинна енергия под формата на фотони и я прехвърлят към основна молекула. Два електрона се усилват от фотосистемата, която се приема от първичния акцептор на електрони. За разлика от цикличния път, двата електрона няма да се върнат във фотосистемата. Дефицитът на електрони във фотосистемата ще бъде осигурен от лизис на друга водна молекула. Електроните от фотосистема II ще бъдат прехвърлени към фотосистема I, където ще се извърши подобен процес. Потокът от електрони от един акцептор към следващия ще създаде електронен градиент, който е протонна движеща сила, която се използва при синтезирането на АТФ.
Какви са приликите между ETC в митохондриите и хлоропластите?
- ATP синтазата се използва в ETC както от митохондриите, така и от хлоропласта.
- И в двете 3 ATP молекули се синтезират от 2 протона.
Каква е разликата между електронната транспортна верига в митохондриите и хлоропластите?
ETC в митохондриите срещу ETC в хлоропластите |
|
| Транспортната верига на електрони, която възниква във вътрешната мембрана на митохондриите, е известна като окислително фосфорилиране или верига за транспорт на електрони в митохондриите. | Електронно-транспортната верига, която се извършва вътре в хлоропласта, е известна като фотофосфорилиране или електронна транспортна верига в хлоропласта. |
| Вид фосфорилиране | |
| Окислителното фосфорилиране възниква в ETC на митохондриите. | Фотофосфорилирането възниква в ETC на хлоропластите. |
| Източник на енергия | |
| Източник на енергия на ETP в митохондриите е химическата енергия, получена от редокс реакции.. | ETC в хлоропластите използва светлинна енергия. |
| Местоположение | |
| ETC в митохондриите се извършва в кристалите на митохондриите. | ETC в хлоропластите се извършва в тилакоидната мембрана на хлоропласта. |
| Коензим | |
| NAD и FAD участват в ETC на митохондриите. | NADP участва в ETC на хлоропластите. |
| Протонен градиент | |
| Протонният градиент действа от междумембранното пространство до матрицата по време на ETC на митохондриите. | Протонният градиент действа от тилакоидното пространство към стромата на хлоропласта по време на ETC на хлоропластите. |
| Краен акцептор на електрони | |
| Кислородът е крайният акцептор на електрони на ETC в митохондриите. | Хлорофилът при циклично фотофосфорилиране и NADPH+ при нециклично фотофосфорилиране са крайните акцептори на електрони в ETC в хлоропластите. |
Обобщение – Електронна транспортна верига в митохондриите срещу хлоропласти
Електронната транспортна верига, която възниква в тилакоидната мембрана на хлоропласта, е известна като фотофосфорилиране, тъй като светлинната енергия се използва за задвижване на процеса. В митохондриите електронната транспортна верига е известна като окислително фосфорилиране, където електрони от NADH и FADH2, които са получени от гликолиза и TCA цикъл, се превръщат в ATP чрез протонен градиент. Това е ключовата разлика между ETC в митохондриите и ETC в хлоропластите. И двата процеса използват АТФ синтаза по време на синтеза на АТФ.
Изтеглете PDF версията на електронната транспортна верига в митохондриите срещу хлоропластите
Можете да изтеглите PDF версия на тази статия и да я използвате за офлайн цели според бележката за цитиране. Моля, изтеглете PDF версия тук Разлика между ETC в митохондриите и хлоропласта
