Hlavný rozdiel - Chloroplast vs Mitochondria

Chloroplast a mitochondrie sú dve organely nachádzajúce sa v bunke. Chloroplast je organela viazaná na membránu, ktorá sa nachádza iba v riasach a rastlinných bunkách. Mitochondrie sa nachádzajú v hubách, rastlinách a eukaryotických bunkách podobných zvieratám. The hlavný rozdiel medzi chloroplastom a mitochondriami sú ich funkcie; chloroplasty sú zodpovedné za produkciu cukrov pomocou slnečného svetla v procese nazývanom fotosyntéza, zatiaľ čo mitochondrie sú elektrárne bunky, ktoré rozkladajú cukor za účelom zachytenia energie v procese nazývanom bunkové dýchanie.

Tento článok sa zameriava na

1. Čo je to Chloroplast - Štruktúra a funkcia 2. Čo je mitochondria - Štruktúra a funkcia 3. Aký je rozdiel medzi Chloroplastom a Mitochondriou

Čo je to Chloroplast

Chloroplasty sú typom plastidov nachádzajúcich sa v bunkách rias a rastlín. Na účely fotosyntézy obsahujú chlorofylové pigmenty. Chloroplast pozostáva z ich vlastnej DNA. Hlavnou funkciou chloroplastov je produkcia organických molekúl, glukózy z CO₂ a H.₂O pomocou slnečného svetla.

Štruktúra

Chloroplasty sú v rastlinách identifikované ako šošovkovité zelené pigmenty. Majú priemer 3 až 10 µm a hrúbku približne 1 až 3 µm. Rastlinné bunky spracujú 10 až 100 chloroplastov na bunku. V riasach sa nachádzajú rôzne tvary chloroplastov. Bunka riasy obsahuje jeden chloroplast, ktorý môže mať tvar špirály, šálky alebo stuhy.

Obrázok 1: Štruktúra chloroplastov v rastlinách

V chloroplaste je možné identifikovať tri membránové systémy. Sú to vonkajšia chloroplastová membrána, vnútorná chloroplastová membrána a tylakoidy.

Vonkajšia chloroplastová membrána

Vonkajšia membrána chloroplastu je poloporézna, čo umožňuje malým molekulám ľahkú difúziu. Veľké proteíny však nie sú schopné difúzie. Proteíny požadované chloroplastom sú preto transportované z cytoplazmy komplexom TOC vo vonkajšej membráne.

Vnútorná chloroplastová membrána

Vnútorná chloroplastová membrána udržuje v stróme konštantné prostredie reguláciou prechodu látok. Potom, čo proteíny prechádzajú komplexom TOC, sú transportované komplexom TIC vo vnútornej membráne. Stromuly sú výčnelky chloroplastových membrán do cytoplazmy.

Stroma chloroplastov je tekutina obklopená dvoma membránami chloroplastu. V stróme plávajú tylakoidy, DNA chloroplastov, ribozómy, granule škrobu a mnoho bielkovín. Ribozómy v chloroplastoch sú 70S a zodpovedné za transláciu proteínov kódovaných chloroplastovou DNA. Chloroplastová DNA sa označuje ako ctDNA alebo cpDNA. Jedná sa o jednu kruhovú DNA umiestnenú v nukleoide v chloroplaste. Veľkosť chloroplastovej DNA je okolo 120-170 kb, obsahuje 4-150 génov a obrátené opakovania. Chloroplastová DNA sa replikuje prostredníctvom dvojitej vytesňovacej jednotky (D-slučka). Väčšina DNA chloroplastov sa prenáša do genómu hostiteľa prenosom endosymbiotického génu. Štiepiteľný tranzitný peptid sa pridá k N-koncu k proteínom translatovaným v cytoplazme ako zameriavací systém pre chloroplast.

Tylakoidy

Thylakoidný systém sa skladá z tylakoidov, čo je zbierka vysoko dynamických, membránových vriec. Thylakoidy pozostávajú z chlorofylu a, modrozeleného pigmentu, ktorý je zodpovedný za svetelnú reakciu vo fotosyntéze. Okrem chlorofylov môžu byť v rastlinách prítomné aj dva druhy fotosyntetických pigmentov: karotenoidy žltooranžovej farby a fykobilíny červenej farby. Grana sú stohy tvorené usporiadaním tylakoidov dohromady. Rôzne grana sú navzájom prepojené stromálnymi tylakoidmi. Chloroplasty C.₄ rastliny a niektoré riasy pozostávajú z voľne plávajúcich chloroplastov.

Funkcia

Chloroplasty sa nachádzajú v listoch, kaktusoch a stonkách rastlín. Rastlinná bunka pozostávajúca z chlorofylu sa označuje ako chlorenchým. Chloroplasty môžu meniť svoju orientáciu v závislosti od dostupnosti slnečného svetla. Chloroplasty sú schopné produkovať glukózu pomocou CO₂ a H.₂O pomocou svetelnej energie v procese nazývanom fotosyntéza. Fotosyntéza prebieha v dvoch krokoch: svetelná reakcia a tmavá reakcia.

Svetelná reakcia

K svetelnej reakcii dochádza v tylakoidnej membráne. Pri svetelnej reakcii vzniká kyslík štiepením vody. Svetelná energia je tiež uložená v NADPH a ATP pomocou NADP⁺ redukcia a fotofosforylácia. Dva energetické nosiče pre temnú reakciu sú teda ATP a NADPH. Podrobný diagram reakcie svetla je znázornený na obrázku 2.

Obrázok 2: Svetelná reakcia

Temná reakcia

Tmavá reakcia sa nazýva aj Calvinov cyklus. Vyskytuje sa v stróme chloroplastov. Calvinov cyklus prebieha v troch fázach: fixácia uhlíka, redukcia a regenerácia ribulózy. Konečným produktom Calvinovho cyklu je glyceraldehyd-3-fosfát, ktorý je možné zdvojnásobiť za vzniku glukózy alebo fruktózy.

Obrázok 3: Calvinov cyklus

Chloroplasty sú tiež schopné produkovať všetky aminokyseliny a dusíkaté bázy bunky samy. Tým sa eliminuje požiadavka na ich export z cytosolu. Chloroplasty sa tiež zúčastňujú na imunitnej reakcii rastliny na obranu proti patogénom.

Čo sú mitochondrie

Mitochondria je organela viazaná na membránu, ktorá sa nachádza vo všetkých eukaryotických bunkách. Zdroj chemickej energie bunky, ktorou je ATP, sa vytvára v mitochondriách. Mitochondrie tiež obsahujú vlastnú DNA vo vnútri organely.

Štruktúra

Mitochondrion je fazuľovitá štruktúra s priemerom 0,75 až 3 µm. Počet mitochondrií prítomných v konkrétnej bunke závisí od typu bunky, tkaniva a organizmu. V mitochondriálnej štruktúre je možné identifikovať päť odlišných zložiek. Štruktúra mitochondrií je znázornená na obrázku 4.

Obrázok 4: Mitochondrion

Mitochondria sa skladá z dvoch membrán - vnútornej a vonkajšej.

Vonkajšia mitochondriálna membrána

Vonkajšia mitochondriálna membrána obsahuje veľké množstvo integrálnych membránových proteínov nazývaných poríny. Translocase je proteín vonkajšej membrány. Translokázovo viazaná N-koncová signálna sekvencia veľkých proteínov umožňuje proteínu vstúpiť do mitochondrií. Asociácia mitochondriálnej vonkajšej membrány s endoplazmatickým retikulom vytvára štruktúru nazývanú MAM (mitochondriálna ER-membrána). MAM umožňuje transport lipidov medzi mitochondriami a ER prostredníctvom vápnikovej signalizácie.

Vnútorná mitochondriálna membrána

Vnútorná mitochondriálna membrána pozostáva z viac ako 151 rôznych typov bielkovín, ktoré fungujú mnohými spôsobmi. Chýbajú mu póry; typ translokózy vo vnútornej membráne sa nazýva komplex TIC. Intermembránový priestor sa nachádza medzi vnútornými a vonkajšími mitochondriálnymi membránami.

Priestor uzavretý dvoma mitochondriálnymi membránami sa nazýva matica. Mitochondriálna DNA a ribozómy s mnohými enzýmami sú suspendované v matrici. Mitochondriálna DNA je kruhová molekula. Veľkosť DNA je okolo 16 kb a kóduje 37 génov. Mitochondrie môžu obsahovať 2-10 kópií svojej DNA v organele. Vnútorná mitochondriálna membrána tvorí v matrici záhyby, ktoré sa nazývajú cristae. Cristae zväčšujú povrchovú plochu vnútornej membrány.

Funkcia

Mitochondrie vyrábajú chemickú energiu vo forme ATP, ktorá sa používa v bunkových funkciách v procese nazývanom dýchanie. Reakcie zahrnuté v dýchaní sa súhrnne nazývajú cyklus kyseliny citrónovej alebo Krebsov cyklus. Cyklus kyseliny citrónovej sa vyskytuje vo vnútornej membráne mitochondrií. Oxiduje pyruvát a NADH produkované v cytosole z glukózy pomocou kyslíka.

Obrázok 5: Cyklus kyseliny citrónovej

NADH a FADH₂ sú nosičmi redoxnej energie generovanej v cykle kyseliny citrónovej. NADH a FADH₂ odovzdať svoju energiu O₂ prechodom reťazcom transportu elektrónov. Tento proces sa nazýva oxidačná fosforylácia. Protóny uvoľnené z oxidačnej fosforylácie používa ATP syntáza na produkciu ATP z ADP. Schéma reťazca transportu elektrónov je znázornená na obrázku 6. Vyrobené ATP prechádzajú membránou pomocou pórov.

Obrázok 6: Reťazec transportu elektrónov

Funkcie mitochondriálnej vnútornej membrány

Ďalšie funkcie mitochondrií

Rozdiel medzi chloroplastom a mitochondriami

Typ bunky

Chloroplast: Chloroplasty sa nachádzajú v bunkách rastlín a rias.

Mitochondrie: Mitochondrie sa nachádzajú vo všetkých aeróbnych eukaryotických bunkách.

Farba

Chloroplast: Chloroplasty majú zelenú farbu.

Mitochondrie: Mitochondrie sú zvyčajne bezfarebné.

Tvar

Chloroplast: Chloroplasty majú tvar disku.

Mitochondrie: Mitochondrie majú tvar fazule.

Vnútorná membrána

Chloroplast: Záhyby vo vnútornej membráne tvoria stromuly.

Mitochondrie: Záhyby vo vnútornej membráne tvoria kryštály.

Grana

Chloroplast: Thylakoidy tvoria hromady diskov, ktoré sa nazývajú grana.

Mitochondrie: Cristae netvoria grana.

Priehradky

Chloroplast: Možno identifikovať dve oddelenia: tylakoidy a stroma.

Mitochondrie: Nájdeme dve oddelenia: kristá a matricu.

Pigmenty

Chloroplast: Chlorofyl a karotenoidy sú v tylakoidovej membráne prítomné ako fotosyntetické pigmenty.

Mitochondrie: V mitochondriách sa nenachádzajú žiadne pigmenty.

Premena energie

Chloroplast: Chloroplast ukladá slnečnú energiu do chemických väzieb glukózy.

Mitochondrie: Mitochondrie premieňajú cukor na chemickú energiu, ktorou je ATP.

Suroviny a konečné výrobky

Chloroplast: Chloroplasty používajú CO₂ a H.₂O, aby sa vytvorila glukóza.

Mitochondrie: Mitochondrie rozkladajú glukózu na CO₂ a H.₂O.

Kyslík

Chloroplast: Chloroplasty uvoľňujú kyslík.

Mitochondrie: Mitochondrie spotrebúvajú kyslík.

Procesy

Chloroplast: V chloroplastoch dochádza k fotosyntéze a fotorespirácii.

Mitochondrie: Mitochondrie sú miestom transportného reťazca elektrónov, oxidačnej fosforylácie, beta oxidácie a fotorespirácie.

Záver

Chloroplasty a mitochondrie sú organely viazané na membránu, ktoré sa podieľajú na premene energie. Chloroplast ukladá svetelnú energiu do chemických väzieb glukózy v procese nazývanom fotosyntéza. Mitochondrie premieňajú svetelnú energiu uloženú v glukóze na chemickú energiu vo forme ATP, ktoré je možné použiť v bunkových procesoch. Tento proces sa nazýva bunkové dýchanie. Obe organely využívajú CO₂ a O.₂ v ich procesoch. Chloroplasty aj mitochondrie sa podieľajú na bunkovej diferenciácii, signalizácii a bunkovej smrti okrem svojej hlavnej funkcie. Tiež kontrolujú rast buniek a bunkový cyklus. Obe organely sú považované za pochádzajúce z endosymbiózy. Obsahujú vlastnú DNA. Hlavný rozdiel medzi chloroplastmi a mitochondriami je však v ich funkcii v bunke.

Odkaz: 1. „Chloroplast“. Wikipedia, bezplatná encyklopédia, 2017. Prístup k 2. februáru 2017 2. „Mitochondrion“. Wikipedia, encyklopédia zadarmo, 2017. Prístup k 2. februáru 2017

Obrázok so súhlasom: 1. „Štruktúra chloroplastu“ od Kelvinsong-vlastná práca (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia 2. „Thylakoidová membrána 3“ od Somepics-vlastná práca (CC BY-SA 4.0) prostredníctvom Commons Wikimedia 3. “: Calvin-cycle4 ”Mike Jones-vlastná práca (CC BY-SA 3.0) cez Commons Wikimedia 4.„ Štruktúra mitochondrií “Od Kelvinsong; upravil Sowlos-Vlastná práca podľa: Mitochondrion mini.svg, CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia 5. „Cyklus kyseliny citrónovej noi“ od Narayanese (diskusia)-Upravená verzia obrázku: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) cez Commons Wikipedia 6. „Reťazec transportu elektrónov“ Od T-Fork-(Public Domain) cez Commons Wikimedia