Η βασική διαφορά μεταξύ χημειόσμωσης σε μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες είναι ότι στη μιτοχονδριακή χημειόσμωση, η πηγή ενέργειας είναι τα μόρια των τροφίμων, ενώ η πηγή ενέργειας για τη χημειόσμωση στους χλωροπλάστες λαμβάνεται από μια πηγή φωτός.
Χημειόσμωση είναι η κίνηση ιόντων από τη μια πλευρά μιας βιολογικής ημιπερατής μεμβράνης στην άλλη κατά μήκος μιας ηλεκτροχημικής βαθμίδας. Η βαθμίδα επιτρέπει στα ιόντα να περάσουν παθητικά με τη βοήθεια πρωτεϊνών που είναι ενσωματωμένες στη μεμβράνη. Αυτό βοηθά τα ιόντα να μετακινηθούν από μια περιοχή υψηλότερης συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με την όσμωση, αλλά περιλαμβάνει ιόντα που κινούνται στις μεμβράνες μέσω μιας βαθμίδωσης.
Τι είναι η χημειόσμωση στα μιτοχόνδρια;
Χημειόσμωση στα μιτοχόνδρια είναι η άντληση πρωτονίων μέσω ειδικών καναλιών στις μεμβράνες των μιτοχονδρίων από την εσωτερική μεμβράνη στην εξωτερική μεμβράνη. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι φορείς ηλεκτρονίων, NADH και FADH, δωρίζουν ηλεκτρόνια στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια κάνουν αλλαγές διαμόρφωσης στις πρωτεΐνες για να αντλούν ιόντα Η+ σε μια επιλεκτικά διαπερατή μεμβράνη. Η ανομοιόμορφη κατανομή των ιόντων Η+ κατά μήκος της μεμβράνης προκαλεί διαφορά στη συγκέντρωση και την ηλεκτροχημική κλίση. Επομένως, θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου κινούνται και συσσωματώνονται στη μία πλευρά της μεμβράνης. Πολλά ιόντα κινούνται μέσω των μη πολικών περιοχών των φωσφολιπιδικών μεμβρανών με τη βοήθεια διαύλων ιόντων. Αυτό προκαλεί τα ιόντα υδρογόνου στη μήτρα να περάσουν μέσω της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης με τη βοήθεια μιας πρωτεΐνης μεμβράνης που ονομάζεται συνθάση ATP. Αυτή η πρωτεΐνη χρησιμοποιεί τη δυναμική ενέργεια στη βαθμίδα ιόντων υδρογόνου για να προσθέσει ένα φωσφορικό άλας στο ADP, σχηματίζοντας ATP.
Εικόνα 01: Χημειόσμωση στα μιτοχόνδρια
Η χημειόσμωση δημιουργεί την πλειονότητα του ATP κατά τον αερόβιο καταβολισμό γλυκόζης. Η παραγωγή ΑΤΡ στα μιτοχόνδρια με τη χρήση χημειόσμωσης είναι γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση. Στο τέλος αυτής της διαδικασίας, τα ηλεκτρόνια βοηθούν στη μείωση των μορίων οξυγόνου σε ιόντα οξυγόνου. Επιπλέον ηλεκτρόνια στο οξυγόνο αλληλεπιδρούν με ιόντα Η+ για να σχηματίσουν νερό.
Τι είναι η χημειόσμωση στους χλωροπλάστες;
Χημειόσμωση στους χλωροπλάστες είναι η κίνηση των πρωτονίων για την παραγωγή ΑΤΡ στα φυτά. Στους χλωροπλάστες, η χημειόσμωση λαμβάνει χώρα στο θυλακοειδή. Το Thylakoid συλλέγει φως και χρησιμεύει ως τοποθεσία για αντιδράσεις φωτός κατά τη φωτοσύνθεση. Οι αντιδράσεις φωτός παράγουν ATP με χημειόσμωση. Το σύμπλεγμα κεραιών του φωτοσυστήματος II δέχεται τα φωτόνια στο ηλιακό φως. Αυτό διεγείρει τα ηλεκτρόνια σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται προς τα κάτω μέσω της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, αντλώντας πρωτόνια ενεργά κατά μήκος της μεμβράνης του θυλακοειδούς στον αυλό του θυλακοειδούς.
Εικόνα 02: Χημειόσμωση σε Χλωροπλάστη
Με τη βοήθεια ενός ενζύμου συνθάση ATP, τα πρωτόνια ρέουν κάτω από μια ηλεκτροχημική βαθμίδα. Αυτό παράγει ATP με φωσφορυλίωση του ADP σε ATP. Αυτά τα ηλεκτρόνια από την πρώτη αντίδραση φωτός φτάνουν στο φωτοσύστημα Ι και στη συνέχεια φθάνουν σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας μέσω της φωτεινής ενέργειας και λαμβάνονται από έναν δέκτη ηλεκτρονίων. Αυτό μειώνει το NADP+ σε NADPH. Η οξείδωση του νερού, που διασπάται σε πρωτόνια και οξυγόνο, αντικαθιστά τα ηλεκτρόνια που χάνονται από το φωτοσύστημα II. Προκειμένου να δημιουργηθεί ένα μόριο οξυγόνου, τα φωτοσυστήματα I και II απορροφούν τουλάχιστον δέκα φωτόνια. Εδώ, τέσσερα ηλεκτρόνια κινούνται μέσω των φωτοσυστημάτων και δημιουργούν δύο μόρια NAPDH.
Ποια είναι η διαφορά ομοιοτήτων μεταξύ της χημειόσμωσης στα μιτοχόνδρια και του χλωροπλάστε;
- Η χημειόσμωση στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες έχουν την ίδια θεωρία - να μετακινούν ιόντα σε μια ημιπερατή μεμβράνη κάτω από μια ηλεκτροχημική βαθμίδα.
- Και τα δύο χρησιμοποιούν πηγές υψηλής ενέργειας για τη διαδικασία χημειόσμωσης.
- Ιόντα ή πρωτόνια υδρογόνου διαχέονται μέσω των μεμβρανών.
- Και τα δύο παράγουν ATP.
- Επιπλέον, και οι δύο χρησιμοποιούν πρωτεΐνες μεμβράνης και το ένζυμο συνθάση ATP.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της χημειόσμωσης στα μιτοχόνδρια και του χλωροπλάστη;
Στη μιτοχονδριακή χημειόσμωση, η πηγή ενέργειας είναι τα μόρια των τροφών, ενώ η πηγή ενέργειας για τη χημειόσμωση στους χλωροπλάστες είναι το φως του ήλιου. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της χημειόσμωσης στα μιτοχόνδρια και του χλωροπλάστη. Επιπλέον, στα μιτοχόνδρια, η χημειόσμωση εμφανίζεται κατά μήκος της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης, ενώ στον χλωροπλάστες, η χημειόσμωση λαμβάνει χώρα στον αυλό του θυλακοειδή. Επίσης, στα μιτοχόνδρια, το ATP δημιουργείται στη μήτρα των μιτοχονδρίων, ενώ στους χλωροπλάστες, το ATP δημιουργείται έξω από το θυλακοειδή.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ της χημειόσμωσης στα μιτοχόνδρια και του χλωροπλάστη σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Χημειόσμωση σε μιτοχόνδρια εναντίον χλωροπλάστη
Χημειόσμωση είναι η κίνηση ιόντων από τη μια πλευρά της βιολογικής ημιπερατής μεμβράνης στην άλλη κατά μήκος μιας ηλεκτροχημικής βαθμίδας. Η χημειόσμωση στα μιτοχόνδρια είναι η άντληση πρωτονίων μέσω ειδικών καναλιών στις μεμβράνες των μιτοχονδρίων από την εσωτερική μεμβράνη στην εξωτερική μεμβράνη. Η χημειόσμωση στους χλωροπλάστες είναι η κίνηση των πρωτονίων για την παραγωγή ΑΤΡ στα φυτά. Στον χλωροπλάστες, η χημειόσμωση λαμβάνει χώρα στο θυλακοειδή. Και οι δύο διαδικασίες περιλαμβάνουν την παραγωγή ATP χρησιμοποιώντας ενέργεια. Στα μιτοχόνδρια, η πηγή ενέργειας προέρχεται από την αντίδραση οξειδοαναγωγής κατά τον μεταβολισμό των μορίων της τροφής, ενώ στους χλωροπλάστες, η πηγή ενέργειας είναι το φως. Έτσι, αυτό συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ χημειόσμωσης στα μιτοχόνδρια και του χλωροπλάστε.
