La diferència clau entre la quimiosmosi en els mitocondris i els cloroplasts és que en la quimiosmosi mitocondrial, la font d'energia són les molècules dels aliments, mentre que la font d'energia per a la quimiosmosi en els cloroplasts la rep una font de llum.
La quimiosmosi és el moviment d'ions d'un costat d'una membrana semipermeable biològica a un altre a través d'un gradient electroquímic. El gradient permet que els ions passin de manera passiva amb l'ajuda de proteïnes incrustades a la membrana. Això ajuda els ions a moure's d'una àrea de major concentració a una àrea de menor concentració. Aquest procés és similar a l'osmosi, però implica que els ions es mouen a través de les membranes a través d'un gradient.
Què és la quimiosmosi als mitocondris?
La quimiosmosi en els mitocondris és el bombeig de protons a través de canals especials a les membranes dels mitocondris des de la membrana interna fins a la membrana externa. Durant aquest procés, els portadors d'electrons, NADH i FADH, donen electrons a la cadena de transport d'electrons. Aquests electrons fan canvis conformacionals a les proteïnes perquè bombegin ions H+ a través d'una membrana selectivament permeable. La distribució desigual dels ions H+ a través de la membrana provoca una diferència de concentració i gradient electroquímic. Per tant, els ions d'hidrogen carregats positivament es mouen i s'agreguen en un costat de la membrana. Molts ions es mouen a través de les regions no polars de les membranes fosfolípids amb l'ajuda de canals iònics. Això fa que els ions d'hidrogen de la matriu passin a través de la membrana mitocondrial interna amb l'ajuda d'una proteïna de membrana anomenada ATP sintasa. Aquesta proteïna utilitza l'energia potencial del gradient d'ions d'hidrogen per afegir un fosfat a l'ADP, formant ATP.
Figura 01: quimiosmosi als mitocondris
La quimiosmosi genera la majoria d'ATP durant el catabolisme aeròbic de la glucosa. La producció d'ATP als mitocondris mitjançant la quimiosmosi es coneix com a fosforilació oxidativa. Al final d'aquest procés, els electrons ajuden a reduir les molècules d'oxigen a ions d'oxigen. Els electrons addicionals de l'oxigen interaccionen amb ions H+ per formar aigua.
Què és la quimiosmosi al cloroplast?
La quimiosmosi en els cloroplasts és el moviment de protons per a la producció d'ATP a les plantes. En el cloroplast, la quimiosmosi té lloc al tilacoide. El tilacoide recull la llum i serveix de lloc per a les reaccions de llum durant la fotosíntesi. Les reaccions de llum generen ATP per quimiosmosi. El complex d'antenes del fotosistema II rep els fotons a la llum solar. Això excita els electrons a un nivell d'energia més alt. A continuació, els electrons es transporten a través de la cadena de transport d'electrons, bombejant protons activament a través de la membrana del tilacoide cap a la llum del tilacoide.
Figura 02: quimiosmosi en cloroplast
Amb l'ajuda d'un enzim ATP sintasa, els protons flueixen per un gradient electroquímic. Això genera ATP per fosforilació d'ADP a ATP. Aquests electrons de la primera reacció lumínica arriben al fotosistema I i després assoleixen un nivell d'energia més alt mitjançant l'energia lluminosa i són rebuts per un acceptor d'electrons. Això redueix NADP+ a NADPH. L'oxidació de l'aigua, que es divideix en protons i oxigen, substitueix els electrons que es perden del fotosistema II. Per generar una molècula d'oxigen, els fotosistemes I i II absorbeixen almenys deu fotons. Aquí, quatre electrons es mouen a través dels fotosistemes i generen dues molècules de NAPDH.
Quines són la diferència de similituds entre la quimiosmosi als mitocondris i els cloroplasts?
- La quimiosmosi als mitocondris i als cloroplasts tenen la mateixa teoria: moure ions a través d'una membrana semipermeable per un gradient electroquímic.
- Tots dos utilitzen fonts d' alta energia per al procés de quimiosmosi.
- Ions o protons d'hidrogen es difonen a través de les membranes.
- Tots dos generen ATP.
- A més, tots dos utilitzen proteïnes de membrana i l'enzim ATP sintasa.
Quina diferència hi ha entre la quimiosmosi dels mitocondris i els cloroplasts?
A la quimiosmosi mitocondrial, la font d'energia són les molècules dels aliments, mentre que la font d'energia per a la quimiosmosi al cloroplast és la llum solar. Per tant, aquesta és la diferència clau entre la quimiosmosi en els mitocondris i el cloroplast. A més, en els mitocondris, la quimiosmosi es produeix a través de la membrana mitocondrial interna mentre que, al cloroplast, la quimiosmosi té lloc al lumen tilacoide. A més, en els mitocondris, l'ATP es genera a la matriu dels mitocondris, mentre que en els cloroplasts, l'ATP es genera fora del tilacoide.
La infografia següent presenta les diferències entre la quimiosmosi en els mitocondris i els cloroplasts en forma tabular per comparar-les.
Resum: quimiosmosi en mitocondris vs cloroplast
La quimiosmosi és el moviment d'ions d'un costat de la membrana semipermeable biològica a un altre a través d'un gradient electroquímic. La quimiosmosi en els mitocondris és el bombeig de protons a través de canals especials a les membranes dels mitocondris des de la membrana interna fins a la membrana externa. La quimiosmosi en els cloroplasts és el moviment de protons per a la producció d'ATP a les plantes. En el cloroplast, la quimiosmosi té lloc al tilacoide. Ambdós processos impliquen la generació d'ATP utilitzant energia. Als mitocondris, la font d'energia prové de la reacció redox durant el metabolisme de les molècules dels aliments, mentre que al cloroplast, la font d'energia és la llum. Així doncs, això resumeix la diferència entre la quimiosmosi als mitocondris i als cloroplasts.
