Belangrijk verschil - Elektronentransportketen in mitochondriën versus chloroplasten
Cellulaire ademhaling en fotosynthese zijn twee uiterst belangrijke processen die levende organismen in de biosfeer helpen. Beide processen omvatten het transport van elektronen die een elektronengradiënt creëren. Dit veroorzaakt de vorming van een protongradiënt waarbij energie wordt gebruikt bij het synthetiseren van ATP met behulp van het enzym ATP-synthase. Elektronentransportketen (ETC), die plaatsvindt in de mitochondriën, wordt 'oxidatieve fosforylering' genoemd, omdat het proces chemische energie uit redoxreacties gebruikt. In de chloroplast daarentegen wordt dit proces 'fotofosforylering' genoemd, omdat het gebruik maakt van lichtenergie. Dit is het belangrijkste verschil tussen elektronentransportketen (ETC) in mitochondriën en chloroplast.
Wat is elektronentransportketen in mitochondriën?
De elektronentransportketen die optreedt in het binnenmembraan van de mitochondriën staat bekend als oxidatieve fosforylering, waarbij de elektronen over het binnenmembraan van de mitochondriën worden getransporteerd met de betrokkenheid van verschillende complexen. Dit creëert een protongradiënt die de synthese van ATP veroorzaakt. Het staat bekend als oxidatieve fosforylering vanwege de energiebron: dat zijn de redoxreacties die de elektronentransportketen aandrijven.
De elektronentransportketen bestaat uit veel verschillende eiwitten en organische moleculen die verschillende complexen bevatten, namelijk complex I, II, III, IV en ATP-synthasecomplex. Tijdens de beweging van elektronen door de elektronentransportketen, gaan ze van hogere energieniveaus naar lagere energieniveaus. De elektronengradiënt die tijdens deze beweging wordt gecreëerd, ontleent energie die wordt gebruikt bij het pompen van H+-ionen over het binnenmembraan van de matrix naar de intermembraanruimte. Hierdoor ontstaat een protongradiënt. Elektronen die de elektronentransportketen binnenkomen, zijn afgeleid van FADH2 en NADH. Deze worden gesynthetiseerd tijdens eerdere cellulaire ademhalingsstadia, waaronder glycolyse en TCA-cyclus.
Figuur 01: Elektronentransportketen in mitochondriën
Complexen I, II en IV worden beschouwd als protonpompen. Beide complexen I en II geven gezamenlijk elektronen door aan een elektronendrager die bekend staat als Ubiquinone, die de elektronen overbrengt naar complex III. Tijdens de beweging van elektronen door complex III worden meer H+ ionen over het binnenmembraan naar de intermembraanruimte afgeleverd. Een andere mobiele elektronendrager die bekend staat als Cytochroom C ontvangt de elektronen die vervolgens worden doorgegeven aan complex IV. Dit veroorzaakt de uiteindelijke overdracht van H+ ionen naar de intermembraanruimte. Elektronen worden uiteindelijk opgenomen door zuurstof die vervolgens wordt gebruikt om water te vormen. De gradiënt van de aandrijfkracht van het proton is gericht op het laatste complex dat ATP-synthase is dat ATP synthetiseert.
Wat is elektronentransportketen in chloroplasten?
Elektronentransportketen die plaatsvindt in de chloroplast, staat algemeen bekend als fotofosforylering. Omdat de energiebron zonlicht is, staat de fosforylering van ADP tot ATP bekend als fotofosforylering. In dit proces wordt lichtenergie gebruikt bij het creëren van een donor-elektron met hoge energie dat vervolgens in een unidirectioneel patroon naar een elektronenacceptor met lagere energie stroomt. De beweging van de elektronen van de donor naar de acceptor wordt de elektronentransportketen genoemd. Fotofosforylering kan van twee routes zijn; cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering.
Figuur 02: Elektronentransportketen in Chloroplast
Cyclische fotofosforylering vindt hoofdzakelijk plaats op het thylakoïdemembraan waar de stroom van elektronen wordt geïnitieerd vanuit een pigmentcomplex dat bekend staat als fotosysteem I. Wanneer zonlicht op het fotosysteem v alt; lichtabsorberende moleculen vangen het licht op en geven het door aan een speciaal chlorofylmolecuul in het fotosysteem. Dit leidt tot de excitatie en uiteindelijk het vrijkomen van een elektron met hoge energie. Deze energie wordt doorgegeven van de ene elektronenacceptor naar de volgende elektronenacceptor in een elektronengradiënt die uiteindelijk wordt geaccepteerd door een elektronenacceptor met lagere energie. De beweging van de elektronen induceert een proton-aandrijvende kracht die betrokken is bij het pompen van H+-ionen door de membranen. Dit wordt gebruikt bij de productie van ATP. Tijdens dit proces wordt ATP-synthase als het enzym gebruikt. Cyclische fotofosforylering produceert geen zuurstof of NADPH.
Bij niet-cyclische fotofosforylering vindt de betrokkenheid van twee fotosystemen plaats. Aanvankelijk wordt een watermolecuul gelyseerd om 2H+ + 1/2O2 + 2e– Photosystem te produceren II houdt de twee elektronen. De chlorofylpigmenten die aanwezig zijn in het fotosysteem absorberen lichtenergie in de vorm van fotonen en brengen deze over naar een kernmolecuul. Twee elektronen worden gestimuleerd door het fotosysteem dat wordt geaccepteerd door de primaire elektronenacceptor. In tegenstelling tot de cyclische route zullen de twee elektronen niet terugkeren naar het fotosysteem. Het tekort aan elektronen in het fotosysteem wordt geleverd door lysis van een ander watermolecuul. De elektronen van fotosysteem II worden overgebracht naar fotosysteem I waar een soortgelijk proces zal plaatsvinden. De stroom van elektronen van de ene acceptor naar de volgende zal een elektronengradiënt creëren die een proton-aandrijfkracht is die wordt gebruikt bij het synthetiseren van ATP.
Wat zijn de overeenkomsten tussen ETC in mitochondriën en chloroplasten?
- ATP-synthase wordt in ETC gebruikt door zowel mitochondriën als chloroplast.
- In beide worden 3 ATP-moleculen gesynthetiseerd door 2 protonen.
Wat is het verschil tussen elektronentransportketen in mitochondriën en chloroplasten?
ETC in mitochondriën vs ETC in chloroplasten |
|
| De elektronentransportketen die optreedt in het binnenmembraan van de mitochondriën staat bekend als oxidatieve fosforylering of elektronentransportketen in mitochondriën. | Elektronentransportketen die plaatsvindt in de chloroplast staat bekend als fotofosforylering of de elektronentransportketen in chloroplast. |
| Type fosforylering | |
| Oxidatieve fosforylering vindt plaats in ETC van mitochondriën. | Fotofosforylering vindt plaats in ETC van chloroplasten. |
| Bron van energie | |
| Bron van energie van ETP in mitochondriën is de chemische energie afgeleid van redoxreacties.. | ETC in chloroplasten maakt gebruik van lichtenergie. |
| Locatie | |
| ETC in mitochondriën vindt plaats in de cristae van mitochondriën. | ETC in chloroplasten vindt plaats in het thylakoïde membraan van de chloroplast. |
| Co-enzym | |
| NAD en FAD zijn betrokken bij ETC van mitochondriën. | NADP is betrokken bij ETC van chloroplasten. |
| Protongradiënt | |
| Protongradiënt werkt vanuit de intermembraanruimte tot aan de matrix tijdens de ETC van mitochondriën. | De protongradiënt werkt vanuit de thylakoïde ruimte naar het stroma van de chloroplast tijdens de ETC van chloroplasten. |
| Laatste elektronenacceptor | |
| Zuurstof is de laatste elektronenacceptor van ETC in mitochondriën. | Chlorofyl in cyclische fotofosforylering en NADPH+ in niet-cyclische fotofosforylering zijn de laatste elektronenacceptoren in ETC in chloroplasten. |
Samenvatting – Elektronentransportketen in mitochondriën versus chloroplasten
Elektronentransportketen die optreedt in het thylakoïdemembraan van de chloroplast staat bekend als fotofosforylering omdat lichtenergie wordt gebruikt om het proces aan te drijven. In de mitochondriën staat de elektronentransportketen bekend als oxidatieve fosforylering, waarbij elektronen van NADH en FADH2 die zijn afgeleid van glycolyse en TCA-cyclus worden omgezet in ATP via een protongradiënt. Dit is het belangrijkste verschil tussen ETC in mitochondriën en ETC in chloroplasten. Beide processen maken gebruik van ATP-synthase tijdens de synthese van ATP.
Download de PDF-versie van de elektronentransportketen in mitochondriën versus chloroplasten
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen ETC in mitochondriën en chloroplast
