Klíčový rozdíl – elektronový transportní řetězec v mitochondriích vs. chloroplasty
Buněčné dýchání a fotosyntéza jsou dva extrémně důležité procesy, které pomáhají živým organismům v biosféře. Oba procesy zahrnují transport elektronů, které vytvářejí elektronový gradient. To způsobí tvorbu protonového gradientu, kterým se energie využívá při syntéze ATP za pomoci enzymu ATP syntázy. Elektronový transportní řetězec (ETC), který se odehrává v mitochondriích, se nazývá „oxidační fosforylace“, protože tento proces využívá chemickou energii z redoxních reakcí. Naproti tomu v chloroplastech se tento proces nazývá „fotofosforylace“, protože využívá světelnou energii. Toto je klíčový rozdíl mezi elektronovým transportním řetězcem (ETC) v mitochondriích a chloroplastech.
Co je to elektronový transportní řetězec v mitochondriích?
Elektronový transportní řetězec, který se vyskytuje ve vnitřní membráně mitochondrií, je známý jako oxidativní fosforylace, kdy jsou elektrony transportovány přes vnitřní membránu mitochondrií za účasti různých komplexů. To vytváří protonový gradient, který způsobuje syntézu ATP. Je známá jako oxidativní fosforylace kvůli zdroji energie: to jsou redoxní reakce, které pohánějí řetězec přenosu elektronů.
Elektronový transportní řetězec se skládá z mnoha různých proteinů a organických molekul, které zahrnují různé komplexy, konkrétně komplex I, II, III, IV a komplex ATP syntázy. Během pohybu elektronů přes elektronový transportní řetězec se pohybují z vyšších energetických hladin do nižších energetických hladin. Elektronový gradient vytvořený během tohoto pohybu odvozuje energii, která se využívá k čerpání iontů H+ přes vnitřní membránu z matrice do mezimembránového prostoru. To vytváří protonový gradient. Elektrony, které vstupují do elektronového transportního řetězce, jsou odvozeny z FADH2 a NADH. Ty jsou syntetizovány během dřívějších buněčných respiračních fází, které zahrnují glykolýzu a cyklus TCA.
Obrázek 01: Elektronový transportní řetězec v mitochondriích
Komplexy I, II a IV jsou považovány za protonové pumpy. Oba komplexy I a II společně předávají elektrony nosiči elektronů známému jako Ubichinon, který přenáší elektrony na komplex III. Během pohybu elektronů komplexem III je více iontů H+ dopraveno přes vnitřní membránu do mezimembránového prostoru. Další mobilní nosič elektronů známý jako Cytochrom C přijímá elektrony, které jsou poté předány do komplexu IV. To způsobí konečný přenos iontů H+ do mezimembránového prostoru. Elektrony jsou nakonec přijímány kyslíkem, který je pak využit k tvorbě vody. Gradient protonové hybné síly směřuje ke konečnému komplexu, kterým je ATP syntáza, která syntetizuje ATP.
Co je to elektronový transportní řetězec v chloroplastech?
Elektronový transportní řetězec, který se odehrává uvnitř chloroplastu, je běžně známý jako fotofosforylace. Protože zdrojem energie je sluneční světlo, je fosforylace ADP na ATP známá jako fotofosforylace. V tomto procesu je světelná energie využita k vytvoření vysoce energetického donorového elektronu, který pak proudí v jednosměrném vzoru k akceptoru elektronů s nižší energií. Pohyb elektronů od donoru k akceptoru se nazývá elektronový transportní řetězec. Fotofosforylace může mít dvě cesty; cyklická fotofosforylace a necyklická fotofosforylace.
Obrázek 02: Elektronový transportní řetězec v chloroplastu
Cyklická fotofosforylace nastává v podstatě na thylakoidní membráně, kde je tok elektronů iniciován z pigmentového komplexu známého jako fotosystém I. Když sluneční světlo dopadá na fotosystém; molekuly absorbující světlo zachytí světlo a předají ho speciální molekule chlorofylu ve fotosystému. To vede k excitaci a případně uvolnění elektronu s vysokou energií. Tato energie je předána z jednoho akceptoru elektronů na další akceptor elektronů v elektronovém gradientu, který je nakonec přijat akceptorem elektronů s nižší energií. Pohyb elektronů vyvolává protonovou hybnou sílu, která zahrnuje čerpání iontů H+ přes membrány. Toho se využívá při výrobě ATP. Během tohoto procesu se jako enzym používá ATP syntáza. Cyklická fotofosforylace neprodukuje kyslík ani NADPH.
Při necyklické fotofosforylaci dochází k zapojení dvou fotosystémů. Zpočátku je molekula vody lyzována za vzniku fotosystému 2H+ + 1/2O2 + 2e– II drží dva elektrony. Chlorofylové pigmenty přítomné ve fotosystému absorbují světelnou energii ve formě fotonů a přenášejí ji do molekuly jádra. Dva elektrony jsou posíleny z fotosystému, který je přijímán primárním akceptorem elektronů. Na rozdíl od cyklické dráhy se dva elektrony nevrátí do fotosystému. Deficit elektronů ve fotosystému zajistí lýza jiné molekuly vody. Elektrony z fotosystému II budou přeneseny do fotosystému I, kde bude probíhat podobný proces. Tok elektronů od jednoho akceptoru k dalšímu vytvoří elektronový gradient, což je protonová hybná síla, která se využívá při syntéze ATP.
Jaké jsou podobnosti mezi ETC v mitochondriích a chloroplastech?
- ATP syntáza je v ETC využívána mitochondriemi i chloroplasty.
- V obou jsou 3 molekuly ATP syntetizovány 2 protony.
Jaký je rozdíl mezi elektronovým transportním řetězcem v mitochondriích a chloroplastech?
ETC v mitochondriích vs. ETC v chloroplastech |
|
| Elektronový transportní řetězec, který se vyskytuje ve vnitřní membráně mitochondrií, je známý jako oxidativní fosforylace nebo elektronový transportní řetězec v mitochondriích. | Elektronový transportní řetězec, který se odehrává uvnitř chloroplastu, je známý jako fotofosforylace nebo elektronový transportní řetězec v chloroplastu. |
| Typ fosforylace | |
| Oxidativní fosforylace se vyskytuje v ETC mitochondrií. | V ETC chloroplastů dochází k fotofosforylaci. |
| Zdroj energie | |
| Zdroj energie ETP v mitochondriích je chemická energie získaná z redoxních reakcí. | ETC v chloroplastech využívá světelnou energii. |
| Umístění | |
| ETC v mitochondriích probíhá v mitochondriích krista. | ETC v chloroplastech probíhá v thylakoidní membráně chloroplastu. |
| Koenzym | |
| NAD a FAD se podílejí na ETC mitochondrií. | NADP zahrnuje ETC chloroplastů. |
| Protonový gradient | |
| Protonový gradient působí od mezimembránového prostoru až po matrix během ETC mitochondrií. | Protonový gradient působí z thylakoidního prostoru do stromatu chloroplastu během ETC chloroplastů. |
| Konečný akceptor elektronů | |
| Kyslík je konečným akceptorem elektronů ETC v mitochondriích. | Chlorofyl v cyklické fotofosforylaci a NADPH+ v necyklické fotofosforylaci jsou konečné akceptory elektronů v ETC v chloroplastech. |
Shrnutí – Elektronový transportní řetězec v mitochondriích vs chloroplasty
Elektronový transportní řetězec, který se vyskytuje v thylakoidní membráně chloroplastu, je známý jako fotofosforylace, protože k řízení procesu se využívá světelná energie. V mitochondriích je elektronový transportní řetězec známý jako oxidativní fosforylace, kde jsou elektrony z NADH a FADH2, které jsou odvozeny z glykolýzy a cyklu TCA, přeměněny na ATP prostřednictvím protonového gradientu. Toto je klíčový rozdíl mezi ETC v mitochondriích a ETC v chloroplastech. Oba procesy využívají ATP syntázu během syntézy ATP.
Stáhněte si PDF verzi řetězce transportu elektronů v mitochondriích vs chloroplasty
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi ETC v mitochondriích a chloroplastech
