Ключевая разница - электрон-транспортная цепь в митохондриях и хлоропластах
Клеточное дыхание и фотосинтез - два чрезвычайно важных процесса, которые помогают живым организмам в биосфере. Оба процесса связаны с переносом электронов, что создает градиент электронов. Это вызывает образование протонного градиента, благодаря которому энергия используется для синтеза АТФ с помощью фермента АТФ-синтазы. Цепь переноса электронов (ЭТЦ), происходящая в митохондриях, называется «окислительным фосфорилированием», поскольку в этом процессе используется химическая энергия окислительно-восстановительных реакций. Напротив, в хлоропластах этот процесс называется «фотофосфорилированием», так как он использует световую энергию. В этом ключевое различие между электрон-транспортной цепью (ЭТЦ) в митохондриях и хлоропластах.
Что такое электрон-транспортная цепь в митохондриях?
Цепь переноса электронов, происходящая во внутренней мембране митохондрий, известна как окислительное фосфорилирование, при котором электроны транспортируются через внутреннюю мембрану митохондрий с участием различных комплексов. Это создает протонный градиент, который вызывает синтез АТФ. Это известно как окислительное фосфорилирование из-за источника энергии: это окислительно-восстановительные реакции, которые управляют цепью переноса электронов.
Цепь переноса электронов состоит из множества различных белков и органических молекул, которые включают в себя различные комплексы, а именно комплекс I, II, III, IV и комплекс АТФ-синтазы. При движении электронов по электрон-транспортной цепи они переходят с более высоких энергетических уровней на более низкие энергетические уровни. Градиент электронов, создаваемый во время этого движения, получает энергию, которая используется для перекачки ионов H+ через внутреннюю мембрану из матрикса в межмембранное пространство. Это создает протонный градиент. Электроны, входящие в электрон-транспортную цепь, образуются из FADH2 и NADH. Они синтезируются на более ранних стадиях клеточного дыхания, которые включают гликолиз и цикл ТСА.
Рисунок 01: Электронотранспортная цепь в митохондриях
Комплексы I, II и IV считаются протонными насосами. Оба комплекса I и II совместно передают электроны переносчику электронов, известному как убихинон, который передает электроны комплексу III. При движении электронов через комплекс III больше ионов H+ доставляется через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. Другой мобильный переносчик электронов, известный как цитохром С, принимает электроны, которые затем передаются в комплекс IV. Это вызывает окончательный перенос ионов H+ в межмембранное пространство. Электроны, наконец, принимаются кислородом, который затем используется для образования воды. Градиент движущей силы протонов направлен к конечному комплексу, который представляет собой АТФ-синтазу, синтезирующую АТФ.
Что такое электрон-транспортная цепь в хлоропластах?
Цепь переноса электронов, протекающая внутри хлоропластов, широко известна как фотофосфорилирование. Поскольку источником энергии является солнечный свет, фосфорилирование АДФ в АТФ известно как фотофосфорилирование. В этом процессе световая энергия используется для создания донора электронов с высокой энергией, который затем течет в однонаправленном направлении к акцептору электронов с более низкой энергией. Движение электронов от донора к акцептору называется электронно-транспортной цепью. Фотофосфорилирование может происходить двумя путями; циклическое фотофосфорилирование и нециклическое фотофосфорилирование.
Рисунок 02: Электронотранспортная цепь в хлоропласте
Циклическое фотофосфорилирование происходит в основном на тилакоидной мембране, где поток электронов инициируется пигментным комплексом, известным как фотосистема I. Когда солнечный свет падает на фотосистему; светопоглощающие молекулы захватывают свет и передают его специальной молекуле хлорофилла в фотосистеме. Это приводит к возбуждению и, в конечном итоге, к высвобождению высокоэнергетического электрона. Эта энергия передается от одного акцептора электронов к следующему акцептору электронов в градиенте электронов, который в конечном итоге принимается акцептором электронов с более низкой энергией. Движение электронов индуцирует протонную движущую силу, которая участвует в перекачивании ионов H+ через мембраны. Это используется в производстве АТФ. В качестве фермента в этом процессе используется АТФ-синтаза. Циклическое фотофосфорилирование не приводит к образованию кислорода или НАДФН.
В нециклическом фотофосфорилировании участвуют две фотосистемы. Первоначально молекула воды лизируется с образованием 2H+ + 1/2O2 + 2e– Фотосистема II сохраняет два электрона. Пигменты хлорофилла, присутствующие в фотосистеме, поглощают световую энергию в виде фотонов и передают ее основной молекуле. Два электрона выталкиваются из фотосистемы, которая принимается первичным акцептором электронов. В отличие от циклического пути, два электрона не вернутся в фотосистему. Дефицит электронов в фотосистеме будет обеспечиваться лизисом другой молекулы воды. Электроны из фотосистемы II перейдут в фотосистему I, где будет происходить аналогичный процесс. Поток электронов от одного акцептора к другому создает градиент электронов, который представляет собой движущую силу протона, используемую при синтезе АТФ.
Каковы сходства между ETC в митохондриях и хлоропластах?
- АТФ-синтаза используется в ЭТЦ как митохондриями, так и хлоропластами.
- В обоих случаях 3 молекулы АТФ синтезируются двумя протонами.
В чем разница между электрон-транспортной цепью в митохондриях и хлоропластах?
ЭТЦ в митохондриях и ЭТЦ в хлоропластах |
|
| Цепь переноса электронов, которая происходит во внутренней мембране митохондрий, известна как окислительное фосфорилирование или цепь переноса электронов в митохондриях. | Цепь переноса электронов, которая происходит внутри хлоропласта, известна как фотофосфорилирование или цепь переноса электронов в хлоропласте. |
| Тип фосфорилирования | |
| Окислительное фосфорилирование происходит в ЭТЦ митохондрий. | Фотофосфорилирование происходит в ЭТЦ хлоропластов. |
| Источник энергии | |
| Источником энергии ЭТФ в митохондриях является химическая энергия, полученная в результате окислительно-восстановительных реакций.. | ЭТЦ в хлоропластах использует световую энергию. |
| Расположение | |
| ЭТЦ в митохондриях происходит в кристах митохондрий. | ЭТЦ в хлоропластах происходит в тилакоидной мембране хлоропласта. |
| Кофермент | |
| НАД и ФАД участвуют в ЭТЦ митохондрий. | НАДФ участвует в ЭТЦ хлоропластов. |
| Протонный градиент | |
| Протонный градиент действует из межмембранного пространства вверх в матрикс при ЭТЦ митохондрий. | Градиент протонов действует из пространства тилакоидов в строму хлоропласта во время ЭТЦ хлоропластов. |
| Конечный акцептор электронов | |
| Кислород является конечным акцептором электронов ЭТЦ в митохондриях. | Хлорофилл при циклическом фотофосфорилировании и НАДФН+ при нециклическом фотофосфорилировании являются конечными акцепторами электронов в ЭТЦ в хлоропластах. |
Резюме – Электронотранспортная цепь в митохондриях и хлоропластах
Цепь переноса электронов, которая возникает в тилакоидной мембране хлоропластов, известна как фотофосфорилирование, поскольку для управления процессом используется световая энергия. В митохондриях цепь переноса электронов известна как окислительное фосфорилирование, при котором электроны от НАДН и ФАДН2, полученные в результате гликолиза и цикла трикарбоновых кислот, превращаются в АТФ посредством протонного градиента. В этом ключевое различие между ЭТЦ в митохондриях и ЭТЦ в хлоропластах. Оба процесса используют АТФ-синтазу во время синтеза АТФ.
Загрузить PDF-версию электрон-транспортной цепи в митохондриях и хлоропластах
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между ETC в митохондриях и хлоропластах
