Ključna razlika između hemiosmoze u mitohondrijima i hloroplasta je u tome što su u mitohondrijalnoj hemiosmozi izvor energije molekule hrane, dok se izvor energije za hemiosmozu u hloroplastu prima putem izvora svjetlosti.
Hemiosmoza je kretanje jona s jedne strane biološke polupropusne membrane na drugu preko elektrohemijskog gradijenta. Gradijent omogućava ionima da prolaze pasivno uz pomoć proteina ugrađenih u membranu. Ovo pomaže ionima da pređu iz područja veće koncentracije u područje niže koncentracije. Ovaj proces je sličan osmozi, ali uključuje ione koji se kreću kroz membrane kroz gradijent.
Šta je hemiosmoza u mitohondrijima?
Hemiosmoza u mitohondrijima je pumpanje protona kroz posebne kanale u membranama mitohondrija od unutrašnje membrane do vanjske membrane. Tokom ovog procesa, nosači elektrona, NADH i FADH, doniraju elektrone lancu transporta elektrona. Ovi elektroni prave konformacijske promjene u proteinima kako bi pumpali H+ ione kroz selektivno propusnu membranu. Neravnomjerna raspodjela H+ jona kroz membranu uzrokuje razliku u koncentraciji i elektrohemijskom gradijentu. Stoga se pozitivno nabijeni vodikovi joni kreću i agregiraju na jednoj strani membrane. Mnogi joni se kreću kroz nepolarne regije fosfolipidnih membrana uz pomoć jonskih kanala. Ovo uzrokuje da ioni vodika u matriksu prolaze kroz unutrašnju mitohondrijalnu membranu uz pomoć membranskog proteina koji se zove ATP sintaza. Ovaj protein koristi potencijalnu energiju u gradijentu vodikovih jona da doda fosfat u ADP, formirajući ATP.
Slika 01: Hemiosmoza u mitohondrijama
Hemiosmoza stvara većinu ATP-a tokom aerobnog katabolizma glukoze. Proizvodnja ATP-a u mitohondrijima pomoću hemiosmoze poznata je kao oksidativna fosforilacija. Na kraju ovog procesa, elektroni pomažu reduciranju molekula kisika u ione kisika. Dodatni elektroni na kiseoniku stupaju u interakciju sa H+ jonima i formiraju vodu.
Šta je hemiosmoza u hloroplastu?
Hemiosmoza u hloroplastima je kretanje protona za proizvodnju ATP-a u biljkama. U hloroplastu se hemiosmoza odvija u tilakoidu. Thylakoid sakuplja svjetlost i služi kao mjesto za svjetlosne reakcije tokom fotosinteze. Svjetlosne reakcije stvaraju ATP hemiosmozom. Antenski kompleks fotosistema II prima fotone na sunčevoj svjetlosti. Ovo pobuđuje elektrone na viši energetski nivo. Elektroni se zatim transportuju dole kroz lanac transporta elektrona, pumpajući protone aktivno preko tilakoidne membrane u lumen tilakoida.
Slika 02: Hemiosmoza u hloroplastu
Uz pomoć enzima ATP sintaze, protoni teku niz elektrohemijski gradijent. Ovo stvara ATP fosforilacijom ADP-a u ATP. Ovi elektroni iz prve svjetlosne reakcije dostižu fotosistem I, a zatim svjetlosnom energijom dostižu viši energetski nivo i primaju ih akceptor elektrona. Ovo reducira NADP+ u NADPH. Oksidacija vode, koja se dijeli na protone i kisik, zamjenjuje elektrone koji su izgubljeni iz fotosistema II. Da bi proizveli jedan molekul kiseonika, fotosistemi I i II apsorbuju najmanje deset fotona. Ovdje se četiri elektrona kreću kroz fotosistem i stvaraju dva NAPDH molekula.
Koje su sličnosti između hemiosmoze u mitohondrijima i hloroplasta?
- Hemiosmoza u mitohondrijama i hloroplastu imaju istu teoriju - da pomjere jone kroz polupropusnu membranu niz elektrohemijski gradijent.
- Oba koriste visoke izvore energije za proces hemiosmoze.
- Ioni vodika ili protoni difundiraju kroz membrane.
- Oba generiraju ATP.
- Štaviše, oba koriste membranske proteine i enzim ATP sintazu.
Koja je razlika između hemiosmoze u mitohondrijima i hloroplasta?
U mitohondrijskoj hemiosmozi, izvor energije su molekuli hrane, dok je izvor energije za hemiosmozu u hloroplastu sunčeva svetlost. Dakle, ovo je ključna razlika između hemiosmoze u mitohondrijima i hloroplasta. Štaviše, u mitohondrijama se hemiosmoza odvija preko unutrašnje mitohondrijalne membrane, dok se u hloroplastu hemiosmoza odvija u lumenu tilakoida. Takođe, u mitohondrijama, ATP se generiše u matriksu mitohondrija, dok se u hloroplastu ATP stvara izvan tilakoida.
Infografika ispod predstavlja razlike između hemiosmoze u mitohondrijama i hloroplastu u tabelarnom obliku za usporedbu.
Sažetak – hemiosmoza u mitohondrijama vs hloroplast
Hemiosmoza je kretanje jona s jedne strane biološke polupropusne membrane na drugu preko elektrohemijskog gradijenta. Hemiosmoza u mitohondrijima je pumpanje protona kroz posebne kanale u membranama mitohondrija od unutrašnje membrane do vanjske membrane. Hemiosmoza u hloroplastima je kretanje protona za proizvodnju ATP-a u biljkama. U hloroplastu se hemiosmoza odvija u tilakoidu. Oba procesa uključuju stvaranje ATP-a koristeći energiju. U mitohondrijima je izvor energije iz redoks reakcije tokom metabolizma molekula hrane, dok je u hloroplastu izvor energije svjetlost. Dakle, ovo rezimira razliku između hemiosmoze u mitohondrijima i hloroplasta.
