הבדל מפתח - שרשרת העברת אלקטרונים במיטוכונדריה לעומת כלורופלסטים
נשימה תאית ופוטוסינתזה הם שני תהליכים חשובים ביותר המסייעים לאורגניזמים חיים בביוספרה. שני התהליכים כוללים הובלה של אלקטרונים היוצרים שיפוע אלקטרוני. זה גורם להיווצרות שיפוע פרוטונים שבאמצעותו מנוצלת אנרגיה בסינתזה של ATP בסיוע האנזים ATP synthase. שרשרת הובלה של אלקטרונים (ETC), המתרחשת במיטוכונדריה נקראת 'זרחון חמצוני', מכיוון שהתהליך מנצל אנרגיה כימית מתגובות חיזור.לעומת זאת, בכלורופלסט תהליך זה נקרא 'פוטו-פוספורילציה' מכיוון שהוא מנצל אנרגיית אור. זה ההבדל העיקרי בין שרשרת תעבורת אלקטרונים (ETC) במיטוכונדריה לבין כלורופלסט.
מהי שרשרת תעבורת אלקטרונים במיטוכונדריה?
שרשרת העברת האלקטרונים המתרחשת בממברנה הפנימית של המיטוכונדריה ידועה כזרחון חמצוני שבו האלקטרונים מועברים על פני הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה במעורבות של קומפלקסים שונים. זה יוצר שיפוע פרוטונים שגורם לסינתזה של ATP. זה ידוע כזרחון חמצוני בשל מקור האנרגיה: כלומר תגובות החיזור המניעות את שרשרת הובלת האלקטרונים.
שרשרת העברת האלקטרונים מורכבת מחלבונים ומולקולות אורגניות רבות ושונות הכוללות קומפלקסים שונים כלומר קומפלקס I, II, III, IV ו-ATP synthase. במהלך תנועת האלקטרונים דרך שרשרת העברת האלקטרונים, הם עוברים מרמות אנרגיה גבוהות יותר לרמות אנרגיה נמוכות יותר.שיפוע האלקטרונים שנוצר במהלך תנועה זו מפיק אנרגיה אשר מנוצלת בשאיבת יונים H+ על פני הממברנה הפנימית מהמטריצה אל החלל הבין-ממברני. זה יוצר שיפוע פרוטונים. אלקטרונים הנכנסים לשרשרת העברת האלקטרונים נגזרים מ-FADH2 ו-NADH. אלה מסונתזים במהלך שלבי נשימה תאית מוקדמים יותר הכוללים גליקוליזה ומחזור TCA.
איור 01: שרשרת הובלה של אלקטרונים במיטוכונדריה
מתחמים I, II ו-IV נחשבים כמשאבות פרוטונים. שני הקומפלקסים I ו-II מעבירים באופן קולקטיבי אלקטרונים לנושא אלקטרונים המכונה Ubiquinone אשר מעביר את האלקטרונים לקומפלקס III. במהלך תנועת האלקטרונים דרך קומפלקס III, יותר יונים H+ מועברים על פני הממברנה הפנימית לחלל הבין-ממברני.נושא אלקטרוני נייד אחר המכונה ציטוכרום C קולט את האלקטרונים אשר מועברים לאחר מכן לתוך מורכבות IV. זה גורם להעברה סופית של יונים H+ לתוך החלל הבין-ממברני. אלקטרונים מתקבלים לבסוף על ידי חמצן אשר מנוצל לאחר מכן ליצירת מים. שיפוע כוח המניע של פרוטונים מכוון אל הקומפלקס הסופי שהוא סינתאז ATP שמסנתז ATP.
מהי שרשרת הובלה של אלקטרונים בכלורופלסטים?
שרשרת הובלה של אלקטרונים המתרחשת בתוך הכלורופלסט ידועה בדרך כלל כפוטפוספורילציה. מכיוון שמקור האנרגיה הוא אור השמש, הזרחון של ADP ל-ATP ידוע בשם פוטו-פוספורילציה. בתהליך זה, אנרגיית האור מנוצלת ביצירת אלקטרון תורם באנרגיה גבוהה אשר זורם בתבנית חד-כיוונית למקבל אלקטרונים באנרגיה נמוכה יותר. תנועת האלקטרונים מהתורם למקבל מכונה שרשרת תעבורת אלקטרונים. פוטופוספורילציה יכולה להיות של שני מסלולים; פוטו-פוספורילציה מחזורית ופוטו-פוספורילציה לא-מחזורית.
איור 02: שרשרת הובלה של אלקטרונים בכלורופלסט
פוטו-פוספורילציה מחזורית מתרחשת בעיקרה על הממברנה התילקואידית שבה זרימת האלקטרונים מתחילה מתסביך פיגמנטים המכונה photosystem I. כאשר אור השמש נופל על מערכת הצילום; מולקולות סופגות אור ילכדו את האור ויעבירו אותו למולקולת כלורופיל מיוחדת במערכת הצילום. זה מוביל לעירור ובסופו של דבר לשחרור של אלקטרון באנרגיה גבוהה. אנרגיה זו מועברת ממקבל אלקטרונים אחד למקבל האלקטרונים הבא בשיפוע אלקטרוני אשר מתקבל לבסוף על ידי מקבל אלקטרונים באנרגיה נמוכה יותר. תנועת האלקטרונים גורמת לכוח מניע פרוטונים הכרוך בשאיבה של יונים H+ על פני הממברנות.זה משמש בייצור ATP. ATP synthase משמש כאנזים במהלך תהליך זה. פוטו-פוספורילציה מחזורית אינה מייצרת חמצן או NADPH.
בפוטו-פוספורילציה לא-מחזורית, מתרחשת מעורבות של שתי מערכות פוטו. בתחילה, מולקולת מים עוברת ליזה כדי לייצר 2H+ + 1/2O2 + 2e– Photosystem II שומר על שני האלקטרונים. הפיגמנטים הכלורופילים הקיימים במערכת הפוטו סופגים אנרגיית אור בצורה של פוטונים ומעבירים אותה למולקולת ליבה. שני אלקטרונים מקבלים חיזוק ממערכת הצילום שמתקבלת על ידי מקבל האלקטרונים הראשוני. בניגוד למסלול מחזורי, שני האלקטרונים לא יחזרו למערכת הצילום. החסר של אלקטרונים במערכת הצילום יסופק על ידי תמוגה של מולקולת מים אחרת. האלקטרונים ממערכת צילום II יועברו למערכת צילום I שם יתרחש תהליך דומה. זרימת האלקטרונים ממקבל אחד למשנהו תיצור שיפוע אלקטרוני שהוא כוח מניע פרוטונים אשר מנוצל בסינתזה של ATP.
מהם הדמיון בין ETC במיטוכונדריה וכלורופלסטים?
- ATP סינתאז מנוצל ב-ETC גם על ידי מיטוכונדריה וגם כלורופלסט.
- בשניהם, 3 מולקולות ATP מסונתזות על ידי 2 פרוטונים.
מה ההבדל בין שרשרת העברת אלקטרונים במיטוכונדריה וכלורופלסטים?
ETC במיטוכונדריה לעומת ETC בכלורופלסטים |
|
| שרשרת העברת האלקטרונים המופיעה בקרום הפנימי של המיטוכונדריה ידועה כזרחון חמצוני או שרשרת תעבורת אלקטרונים במיטוכונדריה. | שרשרת הובלת אלקטרונים המתרחשת בתוך הכלורופלסט ידועה כפוטפוספורילציה או שרשרת הובלת אלקטרונים בכלורופלסט. |
| סוג זרחון | |
| זרחון חמצוני מתרחש ב-ETC של מיטוכונדריה. | פוטו-זרחון מתרחש ב-ETC של כלורופלסטים. |
| מקור אנרגיה | |
| מקור האנרגיה של ETP במיטוכונדריה הוא האנרגיה הכימית הנגזרת מתגובות חיזור.. | ETC בכלורופלסטים מנצלת אנרגיית אור. |
| Location | |
| ETC במיטוכונדריה מתרחש בקריסטה של המיטוכונדריה. | ETC בכלורופלסטים מתרחש בקרום התילקואיד של הכלורופלסט. |
| קו-אנזים | |
| NAD ו-FAD מעורבים ב-ETC של מיטוכונדריה. | NADP כרוך ב-ETC של כלורופלסטים. |
| Proton Gradient | |
| שיפוע פרוטונים פועל מהחלל הבין-ממברני עד למטריצה במהלך ה-ETC של המיטוכונדריה. | שיפוע הפרוטון פועל ממרחב התילקואיד לסטרומה של הכלורופלסט במהלך ה-ETC של הכלורופלסטים. |
| מקבל אלקטרונים סופי | |
| חמצן הוא מקבל האלקטרונים הסופי של ETC במיטוכונדריה. | כלורופיל בפוטו-פוספורילציה מחזורית ו-NADPH+ בפוטו-זרחון לא-מחזורי הם מקבלי האלקטרונים הסופיים ב-ETC בכלורופלסטים. |
סיכום – שרשרת העברת אלקטרונים במיטוכונדריה לעומת כלורופלסטים
שרשרת הובלה של אלקטרונים המתרחשת בממברנת התילקואיד של הכלורופלסט ידועה כפוטו-זרחון מכיוון שאנרגיית האור מנוצלת להנעת התהליך.במיטוכונדריה, שרשרת העברת האלקטרונים ידועה כזרחון חמצוני, כאשר אלקטרונים מ-NADH ו-FADH2 שמקורם בגליקוליזה ומחזור TCA מומרים ל-ATP דרך שיפוע פרוטונים. זהו ההבדל העיקרי בין ETC במיטוכונדריה לבין ETC בכלורופלסטים. שני התהליכים משתמשים בסינתאז ATP במהלך הסינתזה של ATP.
הורד את גרסת ה-PDF של שרשרת תעבורת אלקטרונים במיטוכונדריה לעומת כלורופלסטים
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין ETC במיטוכונדריה וכלורופלסט
