ความแตกต่างระหว่างห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาส

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญ – ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรีย vs คลอโรพลาสต์

การหายใจและการสังเคราะห์แสงของเซลล์เป็นกระบวนการที่สำคัญอย่างยิ่งสองประการที่ช่วยสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล กระบวนการทั้งสองเกี่ยวข้องกับการขนส่งอิเล็กตรอนซึ่งสร้างการไล่ระดับอิเล็กตรอน สิ่งนี้ทำให้เกิดการไล่ระดับโปรตอนโดยใช้พลังงานในการสังเคราะห์ ATP ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ ATP สังเคราะห์ ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน (ETC) ซึ่งเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียเรียกว่า 'ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน' เนื่องจากกระบวนการนี้ใช้พลังงานเคมีจากปฏิกิริยารีดอกซ์ในทางตรงกันข้าม ในคลอโรพลาสต์ กระบวนการนี้เรียกว่า 'โฟโตฟอสโฟรีเลชั่น' เนื่องจากมันใช้พลังงานแสง นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Electron Transport Chain (ETC) ในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรียคืออะไร

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนซึ่งเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียเรียกว่าออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชันซึ่งอิเล็กตรอนถูกลำเลียงผ่านเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียโดยมีส่วนร่วมของสารเชิงซ้อนที่แตกต่างกัน สิ่งนี้จะสร้างการไล่ระดับโปรตอนซึ่งทำให้เกิดการสังเคราะห์ ATP เป็นที่รู้จักกันในชื่อ oxidative phosphorylation เนื่องจากแหล่งพลังงาน นั่นคือปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ขับเคลื่อนห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนประกอบด้วยโปรตีนหลายชนิดและโมเลกุลอินทรีย์ซึ่งรวมถึงสารเชิงซ้อนที่แตกต่างกัน ได้แก่ คอมเพล็กซ์ I, II, III, IV และ ATP synthase complex ระหว่างการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน พวกมันจะเคลื่อนจากระดับพลังงานที่สูงขึ้นไปเป็นระดับพลังงานที่ต่ำลงการไล่ระดับอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวนี้มาจากพลังงานซึ่งใช้ในการสูบไอออน H^{+ ข้ามเยื่อหุ้มชั้นในจากเมทริกซ์ไปยังช่องว่างระหว่างเยื่อ สิ่งนี้จะสร้างการไล่ระดับโปรตอน อิเล็กตรอนที่เข้าสู่ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนนั้นได้มาจาก FADH2 และ NADH สิ่งเหล่านี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นในช่วงก่อนหน้าของการหายใจระดับเซลล์ซึ่งรวมถึงไกลโคไลซิสและวัฏจักร TCA}

ความแตกต่างระหว่างห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาส

รูปที่ 01: ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรีย

คอมเพล็กซ์ I, II และ IV ถือเป็นโปรตอนปั๊ม คอมเพล็กซ์ทั้งสอง I และ II ส่งผ่านอิเล็กตรอนร่วมกันไปยังผู้ให้บริการอิเล็กตรอนที่เรียกว่า Ubiquinone ซึ่งถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังคอมเพล็กซ์ III ในระหว่างการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านคอมเพล็กซ์ III ไอออน H⁺ จะถูกส่งผ่านเยื่อหุ้มชั้นในไปยังช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ผู้ให้บริการอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อีกรายที่รู้จักกันในชื่อ Cytochrome C รับอิเล็กตรอนซึ่งจะถูกส่งผ่านไปยัง IV เชิงซ้อน สิ่งนี้ทำให้เกิดการถ่ายโอนสุดท้ายของไอออน H^{+ ไปยังช่องว่างระหว่างเยื่อ ในที่สุดอิเลคตรอนก็ยอมรับโดยออกซิเจนซึ่งจากนั้นก็ใช้เพื่อสร้างน้ำ การไล่ระดับแรงกระตุ้นของโปรตอนมุ่งตรงไปยังคอมเพล็กซ์สุดท้ายซึ่งเป็น ATP synthase ที่สังเคราะห์ ATP}

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในคลอโรพลาสต์คืออะไร

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นภายในคลอโรพลาสต์เป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นโฟโตฟอสโฟรีเลชั่น เนื่องจากแหล่งพลังงานคือแสงแดด ฟอสโฟรีเลชันของ ADP ถึง ATP จึงเรียกว่าโฟโตฟอสโฟรีเลชัน ในกระบวนการนี้ พลังงานแสงถูกใช้ในการสร้างอิเล็กตรอนผู้ให้พลังงานสูง ซึ่งจะไหลในรูปแบบทิศทางเดียวไปยังตัวรับอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากผู้บริจาคไปยังตัวรับเรียกว่าห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นสามารถเป็นได้สองวิถีทาง; cyclic photophosphorylation และ noncyclic photophosphorylation

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาส

รูปที่ 02: ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในคลอโรพลาสต์

โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบวัฏจักรเกิดขึ้นโดยพื้นฐานบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ซึ่งการไหลของอิเล็กตรอนเริ่มต้นจากคอมเพล็กซ์เม็ดสีที่เรียกว่าโฟโตซิสเต็ม I เมื่อแสงแดดตกบนระบบภาพถ่าย โมเลกุลที่ดูดซับแสงจะจับแสงและส่งผ่านไปยังโมเลกุลคลอโรฟิลล์พิเศษในระบบภาพถ่าย สิ่งนี้นำไปสู่การกระตุ้นและในที่สุดก็ปล่อยอิเล็กตรอนพลังงานสูง พลังงานนี้จะถูกส่งผ่านจากตัวรับอิเล็กตรอนตัวหนึ่งไปยังตัวรับอิเล็กตรอนตัวถัดไปในการไล่ระดับอิเล็กตรอนซึ่งในที่สุดจะยอมรับโดยตัวรับอิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำกว่า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนทำให้เกิดแรงกระตุ้นของโปรตอนซึ่งเกี่ยวข้องกับการสูบฉีดของไอออน H^{+ ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ใช้ในการผลิตเอทีพี ATP synthase ถูกใช้เป็นเอนไซม์ในระหว่างกระบวนการนี้ Cyclic photophosphorylation ไม่ผลิตออกซิเจนหรือ NADPH}

ในโฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบไม่วนรอบ การมีส่วนร่วมของระบบภาพถ่ายสองระบบเกิดขึ้น เริ่มแรก โมเลกุลของน้ำจะถูกไลซ์เพื่อผลิต 2H⁺ + 1/2O₂ + 2e^{– ระบบภาพ II เก็บอิเล็กตรอนสองตัวไว้ เม็ดสีคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ในระบบภาพถ่ายดูดซับพลังงานแสงในรูปของโฟตอนและถ่ายโอนไปยังโมเลกุลแกนกลาง อิเล็กตรอนสองตัวถูกกระตุ้นจากระบบภาพถ่ายซึ่งเป็นที่ยอมรับโดยตัวรับอิเล็กตรอนหลัก อิเล็กตรอนทั้งสองจะไม่กลับสู่ระบบภาพถ่ายซึ่งต่างจากวิถีแบบวัฏจักร การขาดดุลของอิเล็กตรอนในระบบแสงจะเกิดขึ้นจากการสลายของโมเลกุลน้ำอื่น อิเล็กตรอนจาก photosystem II จะถูกถ่ายโอนไปยัง photosystem I ซึ่งจะมีกระบวนการที่คล้ายคลึงกัน การไหลของอิเล็กตรอนจากตัวรับหนึ่งไปยังตัวรับถัดไปจะสร้างการไล่ระดับอิเล็กตรอนซึ่งเป็นแรงกระตุ้นของโปรตอนซึ่งใช้ในการสังเคราะห์เอทีพี}

ความคล้ายคลึงกันระหว่าง ETC ในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์คืออะไร

ATP synthase ถูกใช้ใน ETC โดยทั้งไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์
ในทั้งสอง โมเลกุล ATP 3 ตัวถูกสังเคราะห์ด้วยโปรตอน 2 ตัว