Peamine erinevus – elektronide transpordiahel mitokondrites vs kloroplastid
Rakuhingamine ja fotosüntees on kaks äärmiselt olulist protsessi, mis aitavad elusorganisme biosfääris. Mõlemad protsessid hõlmavad elektronide transporti, mis loovad elektronide gradiendi. See põhjustab prootoni gradiendi moodustumist, mille käigus energiat kasutatakse ATP sünteesimisel ensüümi ATP süntaasi abil. Mitokondrites toimuvat elektronide transpordiahelat (ETC) nimetatakse "oksüdatiivseks fosforüülimiseks", kuna protsess kasutab redoksreaktsioonidest saadavat keemilist energiat. Seevastu kloroplastis nimetatakse seda protsessi "fotofosforüülimiseks", kuna see kasutab valgusenergiat. See on peamine erinevus mitokondrites oleva elektronide transpordiahela (ETC) ja kloroplasti vahel.
Mis on elektronide transpordiahel mitokondrites?
Mitokondrite sisemembraanis esinevat elektronide transpordiahelat nimetatakse oksüdatiivseks fosforüülimiseks, kus elektronid transporditakse läbi mitokondrite sisemembraani erinevate komplekside osalusel. See loob prootoni gradiendi, mis põhjustab ATP sünteesi. Seda tuntakse kui oksüdatiivset fosforüülimist tänu energiaallikale: see on redoksreaktsioon, mis juhib elektronide transpordiahelat.
Elektronide transpordiahel koosneb paljudest erinevatest valkudest ja orgaanilistest molekulidest, mis sisaldavad erinevaid komplekse, nimelt kompleksi I, II, III, IV ja ATP süntaasi kompleksi. Elektronide liikumisel läbi elektronide transpordiahela liiguvad nad kõrgematelt energiatasemetelt madalamale energiatasemele. Selle liikumise käigus tekkiv elektrongradient saab energiat, mida kasutatakse H+ ioonide pumpamiseks läbi sisemembraani maatriksist membraanidevahelisesse ruumi. See loob prootonite gradiendi. Elektronid, mis sisenevad elektronide transpordiahelasse, on tuletatud FADH2-st ja NADH-st. Need sünteesitakse raku varasemates hingamisfaasides, mis hõlmavad glükolüüsi ja TCA tsüklit.
Joonis 01: Elektronide transpordiahel mitokondrites
Komplekse I, II ja IV käsitletakse prootonpumpadena. Mõlemad kompleksid I ja II edastavad elektronid ühiselt elektronide kandjale, mida tuntakse ubikinoonina, mis kannab elektronid kompleksi III. Elektronide liikumisel läbi kompleksi III toimetatakse läbi sisemembraani rohkem H+ ioone membraanidevahelisesse ruumi. Teine mobiilne elektronide kandja, mida tuntakse tsütokroom C nime all, võtab vastu elektronid, mis suunatakse seejärel kompleksi IV. See põhjustab H+ ioonide lõpliku ülekande membraanidevahelisse ruumi. Lõpuks võtab hapnik elektronid vastu, mida seejärel kasutatakse vee moodustamiseks. Prootoni liikumapaneva jõu gradient on suunatud lõpliku kompleksi poole, milleks on ATP süntaas, mis sünteesib ATP-d.
Mis on kloroplastide elektronide transpordiahel?
Kloroplasti sees toimuvat elektronide transpordiahelat tuntakse üldiselt kui fotofosforüülimist. Kuna energiaallikaks on päikesevalgus, on ADP fosforüülimine ATP-ks tuntud kui fotofosforüülimine. Selles protsessis kasutatakse valgusenergiat suure energiaga doonorelektroni loomiseks, mis seejärel voolab ühesuunalise mustriga madalama energiaga elektroni aktseptorisse. Elektronide liikumist doonorilt aktseptorini nimetatakse elektronide transpordiahelaks. Fotofosforüülimine võib toimuda kahel viisil; tsükliline fotofosforüülimine ja mittetsükliline fotofosforüülimine.
Joonis 02: Kloroplasti elektronide transpordiahel
Tsükliline fotofosforüülimine toimub põhiliselt tülakoidmembraanil, kus elektronide voog algab pigmendikompleksist, mida tuntakse fotosüsteemina I. Kui päikesevalgus langeb fotosüsteemile; valgust neelavad molekulid püüavad valguse kinni ja edastavad selle fotosüsteemis olevale spetsiaalsele klorofülli molekulile. See toob kaasa suure energiaga elektroni ergastamise ja lõpuks vabanemise. See energia edastatakse elektroni gradiendis ühelt elektronaktseptorilt järgmisele elektronaktseptorile, mille võtab lõpuks vastu madalama energiaga elektronaktseptor. Elektronide liikumine kutsub esile prootoni liikumapaneva jõu, mis hõlmab H+ ioonide pumpamist läbi membraanide. Seda kasutatakse ATP tootmisel. Selle protsessi käigus kasutatakse ensüümina ATP süntaasi. Tsükliline fotofosforüülimine ei tooda hapnikku ega NADPH.
Mittetsüklilises fotofosforüülimises osaleb kaks fotosüsteemi. Esialgu lüüsitakse veemolekuli 2H+ + 1/2O2 + 2e– fotosüsteemi II hoiab kahte elektroni. Fotosüsteemis olevad klorofüllipigmendid neelavad valgusenergiat footonite kujul ja kannavad selle tuumamolekulile. Fotosüsteemist võimendatakse kahte elektroni, mille primaarne elektronaktseptor vastu võtab. Erinev alt tsüklilisest rajast ei naase need kaks elektroni fotosüsteemi. Elektronide puudujääk fotosüsteemis tagatakse teise veemolekuli lüüsiga. Fotosüsteemi II elektronid kantakse üle fotosüsteemi I, kus toimub sarnane protsess. Elektronide vool ühest aktseptorist teise loob elektronide gradiendi, mis on prootoni liikumapanev jõud, mida kasutatakse ATP sünteesimisel.
Millised on mitokondrite ja kloroplastide ETC sarnasused?
- ATP süntaasi kasutavad ETC-s nii mitokondrid kui ka kloroplastid.
- Mõlemas sünteesitakse 3 ATP molekuli 2 prootoni poolt.
Mis vahe on elektronide transpordiahelal mitokondrites ja kloroplastides?
ETC mitokondrites vs ETC kloroplastides |
|
| Mitokondrite sisemembraanis esinevat elektronide transpordiahelat nimetatakse mitokondrites oksüdatiivseks fosforüülimiseks või elektronide transpordiahelaks. | Kloroplasti sees toimuvat elektronide transpordiahelat nimetatakse fotofosforüülimiseks või kloroplasti elektronide transpordiahelaks. |
| Fosforüülimise tüüp | |
| Mitokondrite ETC-s toimub oksüdatiivne fosforüülimine. | Kloroplastide ETC-s toimub fotofosforüülimine. |
| Energiaallikas | |
| ETP energiaallikas mitokondrites on redoksreaktsioonidest tulenev keemiline energia.. | ETC kloroplastides kasutab valgusenergiat. |
| Asukoht | |
| ETC mitokondrites toimub mitokondrite kristallides. | ETC kloroplastides toimub kloroplasti tülakoidmembraanis. |
| Koensüüm | |
| NAD ja FAD on seotud mitokondrite ETC-ga. | NADP on seotud kloroplastide ETC-ga. |
| Prootoni gradient | |
| Prootoni gradient toimib mitokondrite ETC ajal membraanidevahelisest ruumist kuni maatriksini. | Kloroplastide ETC ajal toimib prootonite gradient tülakoidruumist kloroplasti stroomani. |
| Lõplik elektronide vastuvõtja | |
| Hapnik on ETC viimane elektronaktseptor mitokondrites. | Klorofüll tsüklilises fotofosforüülimises ja NADPH+ mittetsüklilises fotofosforüülimises on kloroplastide ETC lõplikud elektronaktseptorid. |
Kokkuvõte – elektronide transpordiahel mitokondrites vs kloroplastid
Kloroplasti tülakoidmembraanis esinevat elektronide transpordiahelat nimetatakse fotofosforüülimiseks, kuna protsessi juhtimiseks kasutatakse valgusenergiat. Mitokondrites tuntakse elektronide transpordiahelat kui oksüdatiivset fosforüülimist, kus glükolüüsist ja TCA tsüklist saadud elektronid NADH-st ja FADH2-st muundatakse prootoni gradiendi kaudu ATP-ks. See on peamine erinevus ETC mitokondrites ja ETC vahel kloroplastides. Mõlemad protsessid kasutavad ATP sünteesi ajal ATP süntaasi.
Laadige alla mitokondrite vs kloroplastide elektrontranspordiahela PDF-versioon
Saate alla laadida selle artikli PDF-versiooni ja kasutada seda võrguühenduseta kasutamiseks vastav alt tsitaadi märkusele. Palun laadige PDF-versioon alla siit. Erinevus ETC mitokondrites ja kloroplastis
