Diferența cheie – Lanțul de transport de electroni în mitocondrii vs cloroplaste
Respirația celulară și fotosinteza sunt două procese extrem de importante care ajută organismele vii din biosferă. Ambele procese implică transportul de electroni care creează un gradient de electroni. Acest lucru determină formarea unui gradient de protoni prin care energia este utilizată în sinteza ATP cu asistența enzimei ATP sintetazei. Lanțul de transport de electroni (ETC), care are loc în mitocondrii se numește „fosforilare oxidativă”, deoarece procesul utilizează energia chimică din reacțiile redox. În schimb, în cloroplast, acest proces se numește „foto-fosforilare”, deoarece utilizează energia luminoasă. Aceasta este diferența cheie dintre lanțul de transport de electroni (ETC) din mitocondrie și cloroplast.
Ce este lanțul de transport de electroni în mitocondrii?
Lanțul de transport de electroni care are loc în membrana interioară a mitocondriilor este cunoscut sub numele de fosforilare oxidativă, unde electronii sunt transportați prin membrana interioară a mitocondriilor cu implicarea diferitelor complexe. Aceasta creează un gradient de protoni care determină sinteza ATP. Este cunoscută ca fosforilare oxidativă datorită sursei de energie: reacțiile redox care conduc lanțul de transport de electroni.
Lanțul de transport de electroni constă din multe proteine diferite și molecule organice care includ diferiți complexe și anume, complexul I, II, III, IV și complexul ATP sintaza. În timpul mișcării electronilor prin lanțul de transport de electroni, aceștia se deplasează de la niveluri de energie mai în alte la niveluri de energie mai scăzute. Gradientul de electroni creat în timpul acestei mișcări obține energie care este utilizată în pomparea ionilor H+ prin membrana interioară din matrice în spațiul intermembranar. Aceasta creează un gradient de protoni. Electronii care intră în lanțul de transport de electroni sunt derivați din FADH2 și NADH. Acestea sunt sintetizate în timpul stadiilor respiratorii celulare anterioare, care includ glicoliza și ciclul TCA.
Figura 01: Lanțul de transport de electroni în mitocondrii
Complexele I, II și IV sunt considerate pompe de protoni. Ambele complexe I și II transmit colectiv electroni la un purtător de electroni cunoscut sub numele de Ubichinonă care transferă electronii la complexul III. În timpul mișcării electronilor prin complexul III, mai mulți ioni H+ sunt eliberați prin membrana interioară în spațiul intermembranar. Un alt purtător de electroni mobil cunoscut sub numele de Citocromul C primește electronii care sunt apoi trecuți în complexul IV. Aceasta determină transferul final al ionilor H+ în spațiul intermembranar. Electronii sunt în cele din urmă acceptați de oxigen, care este apoi utilizat pentru a forma apă. Gradientul forței motrice a protonilor este îndreptat către complexul final care este ATP sintetaza care sintetizează ATP.
Ce este lanțul de transport de electroni în cloroplaste?
Lanțul de transport de electroni care are loc în interiorul cloroplastei este cunoscut în mod obișnuit ca fotofosforilare. Deoarece sursa de energie este lumina soarelui, fosforilarea ADP la ATP este cunoscută ca fotofosforilare. În acest proces, energia luminii este utilizată în crearea unui electron donor de în altă energie care apoi curge într-un model unidirecțional către un acceptor de electroni de energie mai mică. Mișcarea electronilor de la donor la acceptor este denumită lanț de transport de electroni. Fotofosforilarea poate fi pe două căi; fotofosforilarea ciclică și fotofosforilarea neciclică.
Figura 02: Lanțul de transport de electroni în cloroplast
Fotosforilarea ciclică are loc practic pe membrana tilacoidă unde fluxul de electroni este inițiat de la un complex pigmentar cunoscut sub numele de fotosistem I. Când lumina soarelui cade pe fotosistem; moleculele absorbante de lumină vor capta lumina și o vor transmite unei molecule speciale de clorofilă din fotosistem. Acest lucru duce la excitarea și în cele din urmă la eliberarea unui electron de în altă energie. Această energie este transmisă de la un acceptor de electroni la următorul acceptor de electroni într-un gradient de electroni care este în final acceptat de un acceptor de electroni cu energie mai mică. Mișcarea electronilor induce o forță motrice a protonilor care implică pomparea ionilor H+ peste membrane. Acesta este utilizat în producerea de ATP. ATP sintetaza este utilizată ca enzimă în timpul acestui proces. Fotofosforilarea ciclică nu produce oxigen sau NADPH.
În fotofosforilarea neciclică are loc implicarea a două fotosisteme. Inițial, o moleculă de apă este lizată pentru a produce 2H+ + 1/2O2 + 2e– Fotosistem II păstrează cei doi electroni. Pigmenții de clorofilă prezenți în fotosistem absorb energia luminii sub formă de fotoni și o transferă într-o moleculă de bază. Doi electroni sunt amplificați din fotosistemul care este acceptat de acceptorul primar de electroni. Spre deosebire de calea ciclică, cei doi electroni nu se vor întoarce în fotosistem. Deficitul de electroni din fotosistem va fi asigurat prin liza unei alte molecule de apă. Electronii din fotosistemul II vor fi transferați în fotosistemul I unde va avea loc un proces similar. Fluxul de electroni de la un acceptor la altul va crea un gradient de electroni care este o forță motrice a protonilor care este utilizată în sinteza ATP.
Care sunt asemănările dintre ETC din mitocondrii și cloroplaste?
- ATP sintetaza este utilizată în ETC atât de mitocondrii, cât și de cloroplaste.
- În ambele, 3 molecule de ATP sunt sintetizate de 2 protoni.
Care este diferența dintre lanțul de transport de electroni din mitocondrii și cloroplaste?
ETC în mitocondrii vs ETC în cloroplaste |
|
| Lanțul de transport de electroni care are loc în membrana interioară a mitocondriilor este cunoscut sub denumirea de fosforilare oxidativă sau Lanț de transport de electroni în mitocondrii. | Lanțul de transport de electroni care are loc în interiorul cloroplastului este cunoscut sub numele de fotofosforilare sau Lanțul de transport de electroni în cloroplast. |
| Tip de fosforilare | |
| Fosforilarea oxidativă are loc în ETC din mitocondrii. | Fotofosforilarea are loc în ETC de cloroplaste. |
| Sursa de energie | |
| Sursa de energie a ETP din mitocondrii este energia chimică derivată din reacțiile redox.. | ETC din cloroplaste utilizează energia luminii. |
| Locație | |
| ETC în mitocondrii are loc în cresta mitocondriilor. | ETC în cloroplaste are loc în membrana tilacoidală a cloroplastului. |
| Coenzima | |
| NAD și FAD implică în ETC mitocondriilor. | NADP implică în ETC de cloroplaste. |
| Gradient de protoni | |
| Gradientul de protoni acționează din spațiul intermembranar până la matrice în timpul ETC a mitocondriilor. | Gradientul de protoni acționează din spațiul tilacoid la stroma cloroplastei în timpul ETC a cloroplastelor. |
| Final Electron Acceptor | |
| Oxigenul este acceptorul final de electroni al ETC în mitocondrii. | Clorofila în fotofosforilarea ciclică și NADPH+ în fotofosforilarea neciclică sunt acceptorii finali de electroni în ETC în cloroplaste. |
Rezumat – Lanțul de transport de electroni în mitocondrii vs cloroplaste
Lanțul de transport de electroni care are loc în membrana tilacoidă a cloroplastei este cunoscut sub numele de foto-fosforilare, deoarece energia luminoasă este utilizată pentru a conduce procesul. În mitocondrii, lanțul de transport de electroni este cunoscut sub numele de fosforilare oxidativă, unde electronii din NADH și FADH2 care sunt derivați din glicoliză și ciclul TCA sunt convertiți în ATP printr-un gradient de protoni. Aceasta este diferența cheie dintre ETC din mitocondrii și ETC din cloroplaste. Ambele procese utilizează ATP sintetaza în timpul sintezei ATP.
Descărcați versiunea PDF a lanțului de transport de electroni în mitocondrii vs cloroplaste
Puteți descărca versiunea PDF a acestui articol și o puteți utiliza în scopuri offline, conform nota de citare. Vă rugăm să descărcați versiunea PDF aici Diferența dintre ETC în mitocondrii și cloroplaste
