Основное различие - хлоропласт против митохондрий

Хлоропласт и митохондрии - две органеллы, обнаруженные в клетке. Хлоропласт - это мембраносвязанная органелла, встречающаяся только в водорослях и растительных клетках. Митохондрии встречаются в грибах, растениях и животных, таких как эукариотические клетки. В главное отличие между хлоропластом и митохондриями - их функции; хлоропласты отвечают за производство сахаров с помощью солнечного света в процессе, называемом фотосинтезом, тогда как митохондрии - это электростанции клетки, которые расщепляют сахар для захвата энергии в процессе, называемом клеточным дыханием.

В этой статье рассматривается,

1. Что такое хлоропласт - Структура и функции 2. Что такое митохондрии - Структура и функции 3. В чем разница между хлоропластом и митохондриями?

Что такое хлоропласт

Хлоропласты - это тип пластид, обнаруженных в клетках водорослей и растений. Они содержат пигменты хлорофилла для фотосинтеза. Хлоропласт состоит из собственной ДНК. Основная функция хлоропласта - производство органических молекул, глюкозы из CO.₂ и H₂О с помощью солнечного света.

Состав

У растений хлоропласты идентифицируются как линзовидные пигменты зеленого цвета. Их диаметр составляет 3-10 мкм, а толщина составляет около 1-3 мкм. Клетки растений перерабатывают 10-100 хлоропластов на клетку. У водорослей можно найти хлоропласты различной формы. Клетка водорослей содержит единственный хлоропласт, который может иметь форму сетки, чашечки или ленточной спирали.

Рисунок 1: Структура хлоропласта в растениях

В хлоропласте можно выделить три мембранные системы. Это наружная мембрана хлоропласта, внутренняя мембрана хлоропласта и тилакоиды.

Наружная хлоропластная мембрана

Наружная мембрана хлоропласта полупористая, что позволяет небольшим молекулам легко диффундировать. Но большие белки не могут диффундировать. Следовательно, белки, необходимые для хлоропласта, транспортируются из цитоплазмы с помощью комплекса TOC на внешней мембране.

Внутренняя мембрана хлоропласта

Внутренняя мембрана хлоропласта поддерживает постоянную среду в строме, регулируя прохождение веществ. После того, как белки проходят через комплекс TOC, они транспортируются через комплекс TIC во внутренней мембране. Стромулы - это выступы мембран хлоропластов в цитоплазму.

Строма хлоропласта - это жидкость, окруженная двумя мембранами хлоропласта. Тилакоиды, хлоропластная ДНК, рибосомы, гранулы крахмала и многие белки плавают в строме. Рибосомы в хлоропластах имеют размер 70S и отвечают за трансляцию белков, кодируемых ДНК хлоропластов. Хлоропластная ДНК называется втДНК или хпДНК. Это одиночная кольцевая ДНК, расположенная в нуклеоиде хлоропласта. Размер хлоропластной ДНК составляет около 120-170 т.п.н., она содержит 4-150 генов и инвертированные повторы. ДНК хлоропласта реплицируется через блок двойного смещения (D-петля). Большая часть ДНК хлоропластов переносится в геном хозяина посредством переноса эндосимбиотического гена. Расщепляемый транзитный пептид добавляется к N-концу белков, транслируемых в цитоплазме, в качестве системы нацеливания для хлоропласта.

Тилакоиды

Тилакоидная система состоит из тилакоидов, которые представляют собой набор высокодинамичных мембранных мешков. Тилакоиды состоят из хлорофилла а, сине-зеленого пигмента, который отвечает за световую реакцию при фотосинтезе. Помимо хлорофиллов, в растениях могут присутствовать два типа фотосинтетических пигментов: каротиноиды желто-оранжевого цвета и фикобилины красного цвета. Грана - это стопки, образованные соединением тилакоидов вместе. Различные граны связаны между собой тилакоидами стромы. Хлоропласты C₄ растения и некоторые водоросли состоят из свободно плавающих хлоропластов.

Функция

Хлоропласты можно найти в листьях, кактусах и стеблях растений. Клетка растения, состоящая из хлорофилла, называется хлоренхимой. Хлоропласты могут менять свою ориентацию в зависимости от наличия солнечного света. Хлоропласты способны производить глюкозу за счет использования CO.₂ и H₂O с помощью световой энергии в процессе, называемом фотосинтезом. Фотосинтез проходит в два этапа: световая реакция и темная реакция.

Легкая реакция

Световая реакция происходит в тилакоидной мембране. Во время световой реакции кислород образуется при расщеплении воды. Световая энергия также сохраняется в НАДФН и АТФ с помощью НАДФ.⁺ восстановление и фотофосфорилирование соответственно. Таким образом, двумя энергоносителями для темновой реакции являются АТФ и НАДФН. Подробная схема световой реакции представлена ​​на рисунке 2.

Рисунок 2: Световая реакция

Темная реакция

Реакция темноты также называется циклом Кальвина. Возникает в строме хлоропласта. Цикл Кальвина проходит через три фазы: фиксация углерода, восстановление и регенерация рибулозы. Конечным продуктом цикла Кальвина является глицеральдегид-3-фосфат, который можно удвоить с образованием глюкозы или фруктозы.

Рисунок 3: Цикл Кальвина

Хлоропласты также способны самостоятельно продуцировать все аминокислоты и азотистые основания клетки. Это устраняет необходимость их экспорта из цитозоля. Хлоропласты также участвуют в иммунном ответе растений для защиты от патогенов.

Что такое митохондрии

Митохондрия - это мембраносвязанная органелла, обнаруженная во всех эукариотических клетках. Источник химической энергии клетки - АТФ - вырабатывается в митохондриях. Митохондрии также содержат собственную ДНК внутри органеллы.

Состав

Митохондрия представляет собой бобовидную структуру с диаметром от 0,75 до 3 мкм. Количество митохондрий, присутствующих в конкретной клетке, зависит от типа клетки, ткани и организма. В структуре митохондрий можно выделить пять различных компонентов. Структура митохондрии показана на рисунке 4.

Рисунок 4: Митохондрия

Митохондрия состоит из двух мембран - внутренней и внешней.

Наружная митохондриальная мембрана

Наружная митохондриальная мембрана содержит большое количество интегральных мембранных белков, называемых поринами. Транслоказа - это белок внешней мембраны. Связанная с транслоказой N-концевая сигнальная последовательность больших белков позволяет белку проникать в митохондрии. Ассоциация митохондриальной внешней мембраны с эндоплазматическим ретикулумом образует структуру, называемую MAM (митохондриально-ассоциированная ER-мембрана). МАМ позволяет транспортировать липиды между митохондриями и ЭПР посредством передачи сигналов кальция.

Внутренняя митохондриальная мембрана

Внутренняя митохондриальная мембрана состоит из более чем 151 различных типов белков, которые функционируют по-разному. В нем отсутствуют порины; Тип транслоказы во внутренней мембране называется комплексом TIC. Межмембранное пространство расположено между внутренней и внешней мембранами митохондрий.

Пространство, заключенное между двумя митохондриальными мембранами, называется матрицей. Митохондриальная ДНК и рибосомы с многочисленными ферментами взвешены в матриксе. Митохондриальная ДНК представляет собой кольцевую молекулу. Размер ДНК составляет около 16 т.п.н., она кодирует 37 генов. Митохондрии могут содержать от 2 до 10 копий своей ДНК в органелле. Внутренняя митохондриальная мембрана образует складки в матриксе, которые называются кристами. Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны.

Функция

Митохондрии производят химическую энергию в виде АТФ, которая используется в клеточных функциях в процессе, называемом дыханием. Реакции, участвующие в дыхании, вместе называются циклом лимонной кислоты или циклом Кребса. Цикл лимонной кислоты происходит во внутренней мембране митохондрий. Он окисляет пируват и НАДН, образующиеся в цитозоле из глюкозы с помощью кислорода.

Рисунок 5: Цикл лимонной кислоты

НАДН и ФАД₂ являются носителями окислительно-восстановительной энергии, генерируемой в цикле лимонной кислоты. НАДН и ФАД₂ передают свою энергию O₂ проходя через цепь переноса электронов. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. Протоны, высвобождаемые в результате окислительного фосфорилирования, используются АТФ-синтазой для производства АТФ из АДФ. Схема цепи переноса электронов показана на рисунке 6. Произведенные АТФ проходят через мембрану с использованием поринов.

Рисунок 6: Цепь переноса электронов

Функции внутренней мембраны митохондрий

Другие функции митохондрий

Разница между хлоропластом и митохондриями

Тип ячейки

Хлоропласт: Хлоропласты находятся в клетках растений и водорослей.

Митохондрии: Митохондрии находятся во всех аэробных эукариотических клетках.

Цвет

Хлоропласт: Хлоропласты зеленого цвета.

Митохондрии: Митохондрии обычно бесцветны.

Форма

Хлоропласт: Хлоропласты имеют дискообразную форму.

Митохондрии: Митохондрии по форме напоминают боб.

Внутренняя мембрана

Хлоропласт: Складки внутренней мембраны образуют стромулы.

Митохондрии: Складки внутренней мембраны образуют кристы.

Grana

Хлоропласт: Тилакоиды образуют стопки дисков, которые называются грана.

Митохондрии: Кристы не образуют граны.

Отделения

Хлоропласт: Можно выделить два компартмента: тилакоиды и строму.

Митохондрии: Можно найти два отсека: кристы и матрикс.

Пигменты

Хлоропласт: Хлорофилл и каротиноиды присутствуют в виде фотосинтетических пигментов в тилакоидной мембране.

Митохондрии: В митохондриях нет пигментов.

Преобразование энергии

Хлоропласт: Хлоропласт хранит солнечную энергию в химических связях глюкозы.

Митохондрии: Митохондрии превращают сахар в химическую энергию, которая является АТФ.

Сырье и конечные продукты

Хлоропласт: Хлоропласты используют CO₂ и H₂O, чтобы накапливать глюкозу.

Митохондрии: Митохондрии расщепляют глюкозу до СО₂ и H₂О.

Кислород

Хлоропласт: Хлоропласты выделяют кислород.

Митохондрии: Митохондрии потребляют кислород.

Процессы

Хлоропласт: Фотосинтез и фотодыхание происходят в хлоропласте.

Митохондрии: Митохондрии - это участок цепи переноса электронов, окислительного фосфорилирования, бета-окисления и фотодыхания.

Заключение

Хлоропласты и митохондрии являются мембраносвязанными органеллами, которые участвуют в преобразовании энергии. Хлоропласт хранит световую энергию в химических связях глюкозы в процессе, называемом фотосинтезом. Митохондрии преобразуют световую энергию, хранящуюся в глюкозе, в химическую энергию в форме АТФ, которая может использоваться в клеточных процессах. Этот процесс называется клеточным дыханием. Обе органеллы используют CO₂ и O₂ в своих процессах. И хлоропласты, и митохондрии участвуют в клеточной дифференцировке, передаче сигналов и гибели клеток, помимо своей основной функции. Также они контролируют рост клеток и клеточный цикл. Считается, что обе органеллы возникли в результате эндосимбиоза. Они содержат собственную ДНК. Но главное различие между хлоропластами и митохондриями заключается в их функции в клетке.

Справка: 1. «Хлоропласт». Википедия, бесплатная энциклопедия, 2017. По состоянию на 02 февраля 2017 г. 2. «Митохондрия». Википедия, свободная энциклопедия, 2017. Дата обращения: 2 февраля 2017 г.

Изображение предоставлено: 1. «Структура хлоропласта» Келвинсонг - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 2. «Тилакоидная мембрана 3» от Somepics - собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia 3. «: Calvin-cycle4 »Майка Джонса - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 4.« Структура митохондрий »Автор Kelvinsong; модифицировано Соулосом - собственная работа на основе: Mitochondrion mini.svg, CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 5. «Цикл лимонной кислоты noi» Нараянес (обсуждение) - Измененная версия изображения: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikipedia 6. «Электронная транспортная цепочка» Автор T-Fork - (Public Domain) через Commons Wikimedia