Διαφορά μεταξύ χλωροπλάστου και μιτοχονδρίων

Κύρια διαφορά – Χλωροπλάστης εναντίον Μιτοχονδρίων

Ο χλωροπλάστης και τα μιτοχόνδρια είναι δύο οργανίδια που βρίσκονται στο κύτταρο. Ο χλωροπλάστης είναι ένα οργανίδιο που συνδέεται με τη μεμβράνη που βρίσκεται μόνο στα φύκια και στα φυτικά κύτταρα. Τα μιτοχόνδρια βρίσκονται σε μύκητες, φυτά και ζώα όπως ευκαρυωτικά κύτταρα. Η κύρια διαφορά μεταξύ χλωροπλάστη και μιτοχονδρίων είναι οι λειτουργίες τους. Οι χλωροπλάστες είναι υπεύθυνοι για την παραγωγή σακχάρων με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός σε μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση, ενώ τα μιτοχόνδρια είναι οι δυνάμεις ισχύος του κυττάρου που διασπούν το σάκχαρο για να συλλάβουν ενέργεια σε μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταρική αναπνοή.

Αυτό το άρθρο εξετάζει,

1. Τι είναι ο Χλωροπλάστης
      – Δομή και λειτουργία
2. Τι είναι τα Μιτοχόνδρια
      – Δομή και λειτουργία
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του Χλωροπλάστη και των Μιτοχονδρίων

Τι είναι ο Χλωροπλάστης

Οι χλωροπλάστες είναι ένας τύπος πλαστιδίων που βρίσκονται σε κύτταρα φυκιών και φυτών. Περιέχουν χρωστικές χλωροφύλλης προκειμένου να πραγματοποιηθεί η φωτοσύνθεση. Οι χλωροπλάστες αποτελούνται από το δικό τους DNA. Η κύρια λειτουργία του χλωροπλάστη είναι η παραγωγή οργανικών μορίων, γλυκόζης από CO₂ και H₂ O με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός.

Δομή

Οι χλωροπλάστες αναγνωρίζονται ως χρωστικές σε σχήμα φακού, πράσινου χρώματος στα φυτά. Έχουν διάμετρο 3-10 μm και το πάχος τους είναι περίπου 1-3 μm. Τα φυτικά κύτταρα επεξεργάζονται 10-100 χλωροπλάστες ανά κύτταρο. Διαφορετικά σχήματα του χλωροπλάστη μπορούν να βρεθούν στα φύκια. Το κύτταρο φυκιών περιέχει έναν μόνο χλωροπλάστε που μπορεί να έχει σχήμα δίχτυ, κύπελλο ή κορδέλας.

Εικόνα 1:Δομή χλωροπλάστη στα φυτά

Τρία συστήματα μεμβράνης μπορούν να αναγνωριστούν σε έναν χλωροπλάστη. Είναι η εξωτερική μεμβράνη χλωροπλάστη, η εσωτερική μεμβράνη χλωροπλάστη και τα θυλακοειδή.

Εξωτερική μεμβράνη χλωροπλάστη

Η εξωτερική μεμβράνη του χλωροπλάστη είναι ημιπορώδης, επιτρέποντας στα μικρά μόρια να διαχέονται εύκολα. Αλλά οι μεγάλες πρωτεΐνες δεν είναι σε θέση να διαχυθούν. Επομένως, οι πρωτεΐνες που απαιτούνται από τον χλωροπλάστε μεταφέρονται από το κυτταρόπλασμα με σύμπλοκο TOC στην εξωτερική μεμβράνη.

Εσωτερική μεμβράνη χλωροπλάστη

Η εσωτερική μεμβράνη χλωροπλάστη διατηρεί σταθερό περιβάλλον στο στρώμα ρυθμίζοντας τη διέλευση των ουσιών. Αφού οι πρωτεΐνες περάσουν μέσω του συμπλέγματος TOC, μεταφέρονται μέσω του συμπλέγματος TIC στην εσωτερική μεμβράνη. Τα στρώμια είναι οι προεξοχές των μεμβρανών του χλωροπλάστη στο κυτταρόπλασμα.

Το στρώμα του χλωροπλάστη είναι το υγρό που περιβάλλεται από δύο μεμβράνες του χλωροπλάστη. Θυλακοειδή, DNA χλωροπλάστη, ριβοσώματα, κόκκοι αμύλου και πολλές πρωτεΐνες επιπλέουν γύρω στο στρώμα. Τα ριβοσώματα στους χλωροπλάστες είναι 70S και είναι υπεύθυνα για τη μετάφραση των πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται από το DNA του χλωροπλάστη. Το DNA του χλωροπλάστη αναφέρεται ως ctDNA ή cpDNA. Είναι ένα ενιαίο κυκλικό DNA που βρίσκεται στο νουκλεοειδές του χλωροπλάστη. Το μέγεθος του DNA του χλωροπλάστη είναι περίπου 120-170 kb, που περιέχει 4-150 γονίδια και ανεστραμμένες επαναλήψεις. Το DNA του χλωροπλάστη αντιγράφεται μέσω της μονάδας διπλής μετατόπισης (D-loop). Το μεγαλύτερο μέρος του DNA του χλωροπλάστη μεταφέρεται στο γονιδίωμα του ξενιστή με ενδοσυμβιωτική μεταφορά γονιδίου. Ένα διασπάσιμο πεπτίδιο διέλευσης προστίθεται στο Ν-άκρο στις πρωτεΐνες που μεταφράζονται στο κυτταρόπλασμα ως σύστημα στόχευσης για τον χλωροπλάστε.

Θυλακοειδή

Το θύλακο σύστημα αποτελείται από θυλακοειδή, τα οποία είναι μια συλλογή από εξαιρετικά δυναμικούς, μεμβρανώδεις σάκους. Τα θυλακοειδή αποτελούνται από χλωροφύλλη a , μια μπλε-πράσινη χρωστική ουσία που είναι υπεύθυνη για την αντίδραση φωτός στη φωτοσύνθεση. Εκτός από τις χλωροφύλλες, δύο είδη φωτοσυνθετικών χρωστικών μπορεί να υπάρχουν στα φυτά:καροτενοειδή κίτρινου-πορτοκαλί χρώματος και φυκοβιλίνες κόκκινου χρώματος. Grana είναι οι στοίβες που σχηματίζονται από τη διάταξη των θυλακοειδών μαζί. Διαφορετικά grana συνδέονται μεταξύ τους με τα στρωματικά θυλακοειδή. Χλωροπλάστες του C₄ τα φυτά και ορισμένα φύκια αποτελούνται από ελεύθερα επιπλέοντες χλωροπλάστες.

Συνάρτηση

Οι χλωροπλάστες βρίσκονται σε φύλλα, κάκτους και μίσχους φυτών. Ένα φυτικό κύτταρο που αποτελείται από χλωροφύλλη αναφέρεται ως χλωρένχυμα. Οι χλωροπλάστες μπορούν να αλλάξουν τον προσανατολισμό τους ανάλογα με τη διαθεσιμότητα του ηλιακού φωτός. Οι χλωροπλάστες είναι ικανοί να παράγουν γλυκόζη, χρησιμοποιώντας CO₂ και H₂ O με τη βοήθεια της φωτεινής ενέργειας σε μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση. Η φωτοσύνθεση προχωρά σε δύο στάδια:αντίδραση φωτός και αντίδραση σκότους.

Ελαφρύ Αντίδραση

Η αντίδραση φωτός λαμβάνει χώρα στη μεμβράνη του θυλακοειδούς. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης φωτός, παράγεται οξυγόνο με διάσπαση του νερού. Η φωτεινή ενέργεια αποθηκεύεται επίσης σε NADPH και ATP με αναγωγή NADP και φωτοφωσφορυλίωση, αντίστοιχα. Έτσι, οι δύο φορείς ενέργειας για τη σκοτεινή αντίδραση είναι το ATP και το NADPH. Ένα λεπτομερές διάγραμμα της αντίδρασης φωτός φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Αντίδραση φωτός

Σκοτεινή αντίδραση

Η σκοτεινή αντίδραση ονομάζεται επίσης κύκλος Calvin. Εμφανίζεται στο στρώμα του χλωροπλάστη. Ο κύκλος του Calvin προχωρά σε τρεις φάσεις:στερέωση άνθρακα, αναγωγή και αναγέννηση ριβουλόζης. Το τελικό προϊόν του κύκλου Calvin είναι η 3-φωσφορική γλυκεραλδεΰδη, η οποία μπορεί να διπλασιαστεί για να σχηματίσει γλυκόζη ή φρουκτόζη.

Εικόνα 3:Κύκλος Calvin

 Οι χλωροπλάστες είναι επίσης ικανοί να παράγουν μόνοι τους όλα τα αμινοξέα και τις αζωτούχες βάσεις του κυττάρου. Αυτό εξαλείφει την απαίτηση εξαγωγής τους από το κυτοσόλιο. Οι χλωροπλάστες συμμετέχουν επίσης στην ανοσολογική απόκριση του φυτού για την άμυνα ενάντια στα παθογόνα.

Τι είναι τα μιτοχόνδρια

Το μιτοχόνδριο είναι ένα οργανίδιο που συνδέεται με τη μεμβράνη και βρίσκεται σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Η χημική πηγή ενέργειας του κυττάρου, που είναι το ATP, παράγεται στα μιτοχόνδρια. Τα μιτοχόνδρια περιέχουν επίσης το δικό τους DNA μέσα στο οργανίδιο.

Δομή

Ένα μιτοχόνδριο είναι μια δομή που μοιάζει με φασόλι με διάμετρο 0,75 έως 3 μm. Ο αριθμός των μιτοχονδρίων που υπάρχουν σε ένα συγκεκριμένο κύτταρο εξαρτάται από τον τύπο του κυττάρου, τον ιστό και τον οργανισμό. Πέντε διακριτά συστατικά μπορούν να αναγνωριστούν στη μιτοχονδριακή δομή. Η δομή ενός μιτοχονδρίου φαίνεται στο σχήμα 4.

Εικόνα 4:Μιτοχόνδριο

Ένα μιτοχόνδριο αποτελείται από δύο μεμβράνες - την εσωτερική και την εξωτερική μεμβράνη.

Εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη

Η εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη περιέχει μεγάλο αριθμό ενσωματωμένων πρωτεϊνών μεμβράνης που ονομάζονται πορίνες. Η τρανσλοκάση είναι μια πρωτεΐνη της εξωτερικής μεμβράνης. Η δεσμευμένη σε translocase Ν-τερματική αλληλουχία σήματος μεγάλων πρωτεϊνών επιτρέπει στην πρωτεΐνη να εισέλθει στα μιτοχόνδρια. Η σύνδεση της μιτοχονδριακής εξωτερικής μεμβράνης με το ενδοπλασματικό δίκτυο σχηματίζει μια δομή που ονομάζεται MAM (μιτοχόνδρια-σχετιζόμενη μεμβράνη ER). Το MAM επιτρέπει τη μεταφορά λιπιδίων μεταξύ των μιτοχονδρίων και του ER μέσω σηματοδότησης ασβεστίου.

Εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη

Η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη αποτελείται από περισσότερους από 151 διαφορετικούς τύπους πρωτεϊνών, οι οποίοι λειτουργούν με πολλούς τρόπους. Δεν έχει πορίνες. ο τύπος της translocase στην εσωτερική μεμβράνη ονομάζεται σύμπλεγμα TIC. Ο διαμεμβρανικός χώρος βρίσκεται μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών μιτοχονδριακών μεμβρανών.

Ο χώρος που περικλείεται από τις δύο μιτοχονδριακές μεμβράνες ονομάζεται μήτρα. Το μιτοχονδριακό DNA και τα ριβοσώματα με πολλά ένζυμα αιωρούνται στη μήτρα. Το μιτοχονδριακό DNA είναι ένα κυκλικό μόριο. Το μέγεθος του DNA είναι περίπου 16 kb, που κωδικοποιεί 37 γονίδια. Τα μιτοχόνδρια μπορεί να περιέχουν 2-10 αντίγραφα του DNA τους στο οργανίδιο. Η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη σχηματίζει πτυχές στη μήτρα, οι οποίες ονομάζονται cristae. Οι κρύστες αυξάνουν την επιφάνεια της εσωτερικής μεμβράνης.

Συνάρτηση

Τα μιτοχόνδρια παράγουν χημική ενέργεια με τη μορφή ATP για χρήση σε κυτταρικές λειτουργίες στη διαδικασία που ονομάζεται αναπνοή. Οι αντιδράσεις που εμπλέκονται στην αναπνοή ονομάζονται συλλογικά κύκλος κιτρικού οξέος ή κύκλος Krebs. Ο κύκλος του κιτρικού οξέος συμβαίνει στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Οξειδώνει το πυροσταφυλικό και το NADH που παράγονται στο κυτταρόπλασμα από τη γλυκόζη με τη βοήθεια οξυγόνου.

Εικόνα 5:Κύκλος κιτρικού οξέος

NADH και FADH₂ είναι οι φορείς της οξειδοαναγωγικής ενέργειας που παράγεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος. NADH και FADH₂ μεταφέρουν την ενέργειά τους στο O₂ περνώντας από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση. Τα πρωτόνια που απελευθερώνονται από την οξειδωτική φωσφορυλίωση χρησιμοποιούνται από τη συνθάση ATP για την παραγωγή ATP από το ADP. Ένα διάγραμμα της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων φαίνεται στο σχήμα 6. Τα παραγόμενα ATP περνούν μέσα από τη μεμβράνη χρησιμοποιώντας πορίνες.

Εικόνα 6:Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων

Λειτουργίες της μιτοχονδριακής εσωτερικής μεμβράνης

• Εκτέλεση οξειδωτικής φωσφορυλίωσης
• Σύνθεση ATP
• Κράτηση πρωτεϊνών μεταφοράς για τη ρύθμιση της διέλευσης ουσιών
• Διατηρεί συγκρότημα TIC για μεταφορά
• Συμμετοχή σε μιτοχονδριακή σχάση και σύντηξη

Άλλες λειτουργίες των μιτοχονδρίων

• Ρύθμιση του μεταβολισμού στο κύτταρο
• Σύνθεση στεροειδών
• Αποθήκευση ασβεστίου για μεταγωγή σήματος στο κύτταρο
• Ρύθμιση δυναμικού μεμβράνης
• Δραστικά είδη οξυγόνου που χρησιμοποιούνται στη σηματοδότηση
• Σύνθεση πορφυρίνης στην οδό σύνθεσης αίμης
• Ορμονική σηματοδότηση
• Ρύθμιση της απόπτωσης

Διαφορά μεταξύ χλωροπλάστου και μιτοχονδρίων

Τύπος κελιού

Χλωροπλάστη: Οι χλωροπλάστες βρίσκονται σε κύτταρα φυτών και φυκών.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια βρίσκονται σε όλα τα αερόβια ευκαρυωτικά κύτταρα.

Χρώμα

Χλωροπλάστη: Οι χλωροπλάστες έχουν πράσινο χρώμα.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια είναι συνήθως άχρωμα.

Σχήμα

Χλωροπλάστη: Οι χλωροπλάστες έχουν σχήμα δίσκου.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια έχουν σχήμα φασολιού.

Εσωτερική μεμβράνη

Χλωροπλάστη: Οι αναδιπλώσεις στην εσωτερική μεμβράνη σχηματίζουν στρωματάκια.

Μιτοχόνδρια: Οι αναδιπλώσεις στην εσωτερική μεμβράνη σχηματίζουν cristae.

Γκράνα

Χλωροπλάστη :Τα θυλακοειδή σχηματίζουν στοίβες δίσκων που ονομάζονται grana.

Μιτοχόνδρια: Τα Cristae δεν σχηματίζουν grana.

Διαμερίσματα

Χλωροπλάστη: Μπορούν να αναγνωριστούν δύο διαμερίσματα:θυλακοειδή και στρώμα.

Μιτοχόνδρια: Μπορούν να βρεθούν δύο διαμερίσματα:το cristae και το matrix.

Χρωστικές ουσίες

Χλωροπλάστη: Η χλωροφύλλη και τα καροτενοειδή υπάρχουν ως φωτοσυνθετικές χρωστικές στη θυλακοειδή μεμβράνη.

Μιτοχόνδρια: Δεν υπάρχουν χρωστικές ουσίες στα μιτοχόνδρια.

Μετατροπή ενέργειας

Χλωροπλάστη: Ο χλωροπλάστης αποθηκεύει την ηλιακή ενέργεια στους χημικούς δεσμούς της γλυκόζης.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια μετατρέπουν τη ζάχαρη σε χημική ενέργεια που είναι ATP.

Πρώτες ύλες και τελικά προϊόντα

Χλωροπλάστη: Οι χλωροπλάστες χρησιμοποιούν CO₂ και H₂ O για τη δημιουργία γλυκόζης.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια διασπούν τη γλυκόζη σε CO₂ και H₂ O.

Οξυγόνο

Χλωροπλάστη: Οι χλωροπλάστες απελευθερώνουν οξυγόνο.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια καταναλώνουν οξυγόνο.

Διαδικασίες

Χλωροπλάστη: Η φωτοσύνθεση και η φωτοαναπνοή συμβαίνουν στον χλωροπλάστη.

Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια είναι μια θέση αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, βήτα οξείδωσης και φωτοαναπνοής.

Συμπέρασμα

Οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια είναι και τα δύο οργανίδια που συνδέονται με τη μεμβράνη και εμπλέκονται στη μετατροπή ενέργειας. Ο χλωροπλάστης αποθηκεύει φωτεινή ενέργεια στους χημικούς δεσμούς της γλυκόζης στη διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση. Τα μιτοχόνδρια μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια που αποθηκεύεται στη γλυκόζη σε χημική ενέργεια, με τη μορφή ATP που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις κυτταρικές διεργασίες. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται ως κυτταρική αναπνοή. Και τα δύο οργανίδια χρησιμοποιούν CO₂ και O₂ στις διαδικασίες τους. Τόσο οι χλωροπλάστες όσο και τα μιτοχόνδρια εμπλέκονται στην κυτταρική διαφοροποίηση, τη σηματοδότηση και τον κυτταρικό θάνατο εκτός από την κύρια λειτουργία τους. Επίσης, ελέγχουν την κυτταρική ανάπτυξη και τον κυτταρικό κύκλο. Και τα δύο οργανίδια θεωρούνται ότι προέρχονται από την ενδοσυμβίωση. Περιέχουν το δικό τους DNA. Όμως, η κύρια διαφορά μεταξύ των χλωροπλαστών και των μιτοχονδρίων είναι η λειτουργία τους στο κύτταρο.

Αναφορά:
1. "Χλωροπλάστη". Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια, 2017. Πρόσβαση στις 02 Φεβ 2017
2. «Μιτοχόνδριο». Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια, 2017. Πρόσβαση στις 2 Φεβρουαρίου 2017