Βασική διαφορά – Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων σε μιτοχόνδρια έναντι χλωροπλάστες
Η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση είναι δύο εξαιρετικά σημαντικές διαδικασίες που βοηθούν τους ζωντανούς οργανισμούς στη βιόσφαιρα. Και οι δύο διαδικασίες περιλαμβάνουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων που δημιουργούν μια βαθμίδα ηλεκτρονίων. Αυτό προκαλεί το σχηματισμό μιας βαθμίδας πρωτονίων μέσω της οποίας η ενέργεια χρησιμοποιείται για τη σύνθεση του ATP με τη βοήθεια του ενζύμου συνθάση ATP. Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC), η οποία λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια ονομάζεται «οξειδωτική φωσφορυλίωση», καθώς η διαδικασία χρησιμοποιεί χημική ενέργεια από αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Αντίθετα, στον χλωροπλάστε αυτή η διαδικασία ονομάζεται «φωτοφωσφορυλίωση» αφού χρησιμοποιεί φωτεινή ενέργεια. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC) σε μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες.
Τι είναι η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια;
Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων που εμφανίζεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων είναι γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση όπου τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων με τη συμμετοχή διαφορετικών συμπλεγμάτων. Αυτό δημιουργεί μια βαθμίδα πρωτονίου που προκαλεί τη σύνθεση του ATP. Είναι γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση λόγω της πηγής ενέργειας: δηλαδή οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που οδηγούν την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων αποτελείται από πολλές διαφορετικές πρωτεΐνες και οργανικά μόρια που περιλαμβάνουν διαφορετικά σύμπλοκα και συγκεκριμένα, σύμπλοκα I, II, III, IV και ATP συνθάσης. Κατά τη διάρκεια της κίνησης των ηλεκτρονίων μέσω της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, μετακινούνται από υψηλότερα επίπεδα ενέργειας σε χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας. Η βαθμίδα ηλεκτρονίων που δημιουργείται κατά τη διάρκεια αυτής της κίνησης αντλεί ενέργεια που χρησιμοποιείται για την άντληση ιόντων H+ στην εσωτερική μεμβράνη από τη μήτρα στον ενδομεμβρανικό χώρο. Αυτό δημιουργεί μια κλίση πρωτονίων. Τα ηλεκτρόνια που εισέρχονται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων προέρχονται από τα FADH2 και NADH. Αυτά συντίθενται κατά τη διάρκεια προηγούμενων σταδίων της κυτταρικής αναπνοής που περιλαμβάνουν τη γλυκόλυση και τον κύκλο TCA.
Εικόνα 01: Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια
Τα σύμπλοκα I, II και IV θεωρούνται ως αντλίες πρωτονίων. Και τα δύο σύμπλοκα I και II περνούν συλλογικά ηλεκτρόνια σε έναν φορέα ηλεκτρονίων γνωστό ως Ubiquinone που μεταφέρει τα ηλεκτρόνια στο σύμπλοκο III. Κατά τη διάρκεια της κίνησης των ηλεκτρονίων μέσω του συμπλέγματος III, περισσότερα ιόντα H+ διανέμονται κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης στον διαμεμβρανικό χώρο. Ένας άλλος κινητός φορέας ηλεκτρονίων γνωστός ως κυτόχρωμα C λαμβάνει τα ηλεκτρόνια τα οποία στη συνέχεια περνούν στο σύμπλοκο IV. Αυτό προκαλεί την τελική μεταφορά των ιόντων H+ στον διαμεμβρανικό χώρο. Τα ηλεκτρόνια γίνονται τελικά αποδεκτά από το οξυγόνο το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να σχηματίσει νερό. Η κλίση της κινητήριας δύναμης του πρωτονίου κατευθύνεται προς το τελικό σύμπλοκο που είναι η συνθάση ATP που συνθέτει το ATP.
Τι είναι η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στους χλωροπλάστες;
Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων που λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό του χλωροπλάστη είναι κοινώς γνωστή ως φωτοφωσφορυλίωση. Δεδομένου ότι η πηγή ενέργειας είναι το φως του ήλιου, η φωσφορυλίωση του ADP σε ATP είναι γνωστή ως φωτοφωσφορυλίωση. Σε αυτή τη διαδικασία, η φωτεινή ενέργεια χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός ηλεκτρονίου δότη υψηλής ενέργειας το οποίο στη συνέχεια ρέει μονοκατευθυντικά σε έναν δέκτη ηλεκτρονίων χαμηλότερης ενέργειας. Η κίνηση των ηλεκτρονίων από τον δότη στον δέκτη αναφέρεται ως αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η φωτοφωσφορυλίωση μπορεί να είναι δύο οδών. κυκλική φωτοφωσφορυλίωση και μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση.
Εικόνα 02: Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων σε χλωροπλάστες
Η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση λαμβάνει χώρα βασικά στη θυλακοειδή μεμβράνη όπου η ροή των ηλεκτρονίων ξεκινά από ένα σύμπλεγμα χρωστικών που είναι γνωστό ως φωτοσύστημα Ι. Όταν το ηλιακό φως πέφτει στο φωτοσύστημα. Τα μόρια που απορροφούν το φως θα συλλάβουν το φως και θα το περάσουν σε ένα ειδικό μόριο χλωροφύλλης στο φωτοσύστημα. Αυτό οδηγεί στη διέγερση και τελικά στην απελευθέρωση ενός ηλεκτρονίου υψηλής ενέργειας. Αυτή η ενέργεια περνά από τον ένα δέκτη ηλεκτρονίων στον επόμενο δέκτη ηλεκτρονίων σε μια βαθμίδα ηλεκτρονίων που τελικά γίνεται αποδεκτή από έναν δέκτη ηλεκτρονίων χαμηλότερης ενέργειας. Η κίνηση των ηλεκτρονίων επάγει μια κινητήρια δύναμη πρωτονίων που περιλαμβάνει την άντληση ιόντων H+ στις μεμβράνες. Αυτό χρησιμοποιείται στην παραγωγή ΑΤΡ. Η συνθάση ATP χρησιμοποιείται ως ένζυμο κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση δεν παράγει οξυγόνο ή NADPH.
Στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση, εμφανίζεται η εμπλοκή δύο φωτοσυστημάτων. Αρχικά, ένα μόριο νερού λύεται για να παραχθεί 2H+ + 1/2O2 + 2e– Φωτοσύστημα Το II διατηρεί τα δύο ηλεκτρόνια. Οι χρωστικές της χλωροφύλλης που υπάρχουν στο φωτοσύστημα απορροφούν ενέργεια φωτός με τη μορφή φωτονίων και τη μεταφέρουν σε ένα μόριο πυρήνα. Δύο ηλεκτρόνια ενισχύονται από το φωτοσύστημα που γίνεται αποδεκτό από τον κύριο δέκτη ηλεκτρονίων. Σε αντίθεση με την κυκλική οδό, τα δύο ηλεκτρόνια δεν θα επιστρέψουν στο φωτοσύστημα. Το έλλειμμα ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα θα παρέχεται με τη λύση ενός άλλου μορίου νερού. Τα ηλεκτρόνια από το φωτοσύστημα ΙΙ θα μεταφερθούν στο φωτοσύστημα Ι όπου θα λάβει χώρα παρόμοια διαδικασία. Η ροή των ηλεκτρονίων από τον έναν δέκτη στον άλλο θα δημιουργήσει μια βαθμίδα ηλεκτρονίων που είναι μια κινητήρια δύναμη πρωτονίων που χρησιμοποιείται στη σύνθεση του ATP.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ ETC στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες;
- Η ATP συνθάση χρησιμοποιείται στο ETC τόσο από τα μιτοχόνδρια όσο και από τους χλωροπλάστες.
- Και τα δύο, 3 μόρια ATP συντίθενται από 2 πρωτόνια.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες;
ETC στα μιτοχόνδρια vs ETC στους χλωροπλάστες |
|
| Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων που εμφανίζεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων είναι γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση ή αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια. | Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων που λαμβάνει χώρα μέσα στον χλωροπλάστη είναι γνωστή ως φωτοφωσφορυλίωση ή Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στον χλωροπλάστε. |
| Τύπος φωσφορυλίωσης | |
| Συμβαίνει οξειδωτική φωσφορυλίωση στο ETC των μιτοχονδρίων. | Η φωτοφωσφορυλίωση λαμβάνει χώρα στο ETC των χλωροπλαστών. |
| Πηγή ενέργειας | |
| Πηγή ενέργειας του ETP στα μιτοχόνδρια είναι η χημική ενέργεια που προέρχεται από αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.. | Το ETC στους χλωροπλάστες χρησιμοποιεί φωτεινή ενέργεια. |
| Τοποθεσία | |
| Το ETC στα μιτοχόνδρια λαμβάνει χώρα στους κριστούς των μιτοχονδρίων. | Το ETC στους χλωροπλάστες λαμβάνει χώρα στη θυλακοειδή μεμβράνη του χλωροπλάστη. |
| Συνένζυμο | |
| NAD και FAD εμπλέκονται στο ETC των μιτοχονδρίων. | NADP εμπλέκεται στο ETC των χλωροπλαστών. |
| Κλίση πρωτονίων | |
| Η βαθμίδα πρωτονίου δρα από τον διαμεμβρανικό χώρο μέχρι τη μήτρα κατά τη διάρκεια του ETC των μιτοχονδρίων. | Η βαθμίδα πρωτονίου δρα από τον θυλακοειδή χώρο στο στρώμα του χλωροπλάστη κατά τη διάρκεια του ETC των χλωροπλαστών. |
| Τελικός αποδέκτης ηλεκτρονίων | |
| Το οξυγόνο είναι ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων του ETC στα μιτοχόνδρια. | Η χλωροφύλλη στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση και το NADPH+ στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση είναι οι τελικοί δέκτες ηλεκτρονίων στο ETC στους χλωροπλάστες. |
Σύνοψη – Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων σε μιτοχόνδρια εναντίον χλωροπλάστες
Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων που εμφανίζεται στη θυλακοειδή μεμβράνη του χλωροπλάστη είναι γνωστή ως φωτοφωσφορυλίωση, καθώς η φωτεινή ενέργεια χρησιμοποιείται για να οδηγήσει τη διαδικασία. Στα μιτοχόνδρια, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση όπου τα ηλεκτρόνια από NADH και FADH2 που προέρχονται από τη γλυκόλυση και τον κύκλο TCA μετατρέπονται σε ATP μέσω μιας βαθμίδωσης πρωτονίων. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ του ETC στα μιτοχόνδρια και του ETC στους χλωροπλάστες. Και οι δύο διαδικασίες χρησιμοποιούν συνθετάση ATP κατά τη σύνθεση του ATP.
Κατεβάστε την έκδοση PDF της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων σε μιτοχόνδρια εναντίον χλωροπλάστες
Μπορείτε να κατεβάσετε την έκδοση PDF αυτού του άρθρου και να τη χρησιμοποιήσετε για σκοπούς εκτός σύνδεσης σύμφωνα με τη σημείωση παραπομπής. Κάντε λήψη της έκδοσης PDF εδώ Διαφορά μεταξύ ETC σε μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες
