Belangrijkste verschil - Chloroplast versus mitochondriën

Chloroplast en mitochondriën zijn twee organellen die in de cel worden aangetroffen. De chloroplast is een membraangebonden organel dat alleen voorkomt in algen- en plantencellen. Mitochondriën worden aangetroffen in schimmels, planten en dieren zoals eukaryote cellen. De grootste verschil tussen chloroplast en mitochondriën zijn hun functies; chloroplasten zijn verantwoordelijk voor de productie van suikers met behulp van zonlicht in een proces dat fotosynthese wordt genoemd, terwijl mitochondriën de krachtcentrales van de cel zijn die suiker afbreken om energie op te vangen in een proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd.

Dit artikel kijkt naar,

1. Wat is chloroplast? - Structuur en functie 2. Wat is mitochondriën? - Structuur en functie 3. Wat is het verschil tussen chloroplast en mitochondriën?

Wat is chloroplast?

Chloroplasten zijn een soort plastiden die worden aangetroffen in algen- en plantencellen. Ze bevatten chlorofylpigmenten om fotosynthese uit te voeren. Chloroplast bestaat uit hun eigen DNA. De belangrijkste functie van chloroplast is de productie van organische moleculen, glucose uit CO₂ en H₂O met behulp van zonlicht.

Structuur

Chloroplasten worden in planten geïdentificeerd als lensvormige, groene kleurpigmenten. Ze hebben een diameter van 3-10 µm en een dikte van ongeveer 1-3 µm. Plantencellen verwerken 10-100 chloroplasten per cel. Verschillende vormen van de chloroplast zijn te vinden in algen. De algencel bevat een enkele chloroplast die een net-, beker- of lintachtige spiraalvorm kan hebben.

Figuur 1: Chloroplaststructuur in planten

In een chloroplast kunnen drie membraansystemen worden geïdentificeerd. Het zijn buitenste chloroplastmembraan, binnenste chloroplastmembraan en thylakoïden.

Buitenste chloroplastmembraan

Het buitenmembraan van de chloroplast is semi-poreus, waardoor kleine moleculen gemakkelijk kunnen diffunderen. Maar grote eiwitten kunnen niet diffunderen. Daarom worden eiwitten die nodig zijn voor de chloroplast uit het cytoplasma getransporteerd door het TOC-complex in het buitenmembraan.

Binnenste chloroplastmembraan

Binnenste chloroplastmembraan handhaaft een constante omgeving in stroma door de doorgang van stoffen te reguleren. Nadat eiwitten door het TOC-complex zijn gepasseerd, worden ze door het TIC-complex in het binnenmembraan getransporteerd. Stromules zijn de uitsteeksels van de chloroplastmembranen in het cytoplasma.

Chloroplast-stroma is de vloeistof omgeven door twee membranen van de chloroplast. In het stroma drijven thylakoïden, chloroplast-DNA, ribosomen, zetmeelkorrels en veel eiwitten rond. Ribosomen in de chloroplasten zijn 70S en verantwoordelijk voor de translatie van eiwitten die worden gecodeerd door het chloroplast-DNA. Chloroplast-DNA wordt ctDNA of cpDNA genoemd. Het is een enkel cirkelvormig DNA dat zich in de nucleoïde in de chloroplast bevindt. De grootte van het chloroplast-DNA is ongeveer 120-170 kb, met 4-150 genen en omgekeerde herhalingen. Chloroplast-DNA wordt gerepliceerd via de dubbele verplaatsingseenheid (D-lus). Het grootste deel van het chloroplast-DNA wordt overgebracht naar het gastheergenoom door endosymbiotische genoverdracht. Een splitsbaar transitpeptide wordt aan de N-terminus toegevoegd aan de eiwitten die in het cytoplasma worden getranslateerd als een targetingsysteem voor de chloroplast.

Thylakoïden

Het thylakoïdsysteem bestaat uit thylakoïden, een verzameling van zeer dynamische, vliezige zakken. Thylakoïden bestaan ​​uit chlorofyl a, een blauwgroen pigment dat verantwoordelijk is voor de lichtreactie bij de fotosynthese. Naast chlorofylen kunnen in planten twee soorten fotosynthetische pigmenten aanwezig zijn: geeloranje gekleurde carotenoïden en roodgekleurde phycobilins. Grana zijn de stapels gevormd door de opstelling van thylakoïden samen. Verschillende grana zijn met elkaar verbonden door de stromale thylakoïden. Chloroplasten van C₄ planten en sommige algen bestaan ​​uit vrij zwevende chloroplasten.

Functie

Chloroplasten zijn te vinden in bladeren, cactussen en stengels van planten. Een plantencel die bestaat uit chlorofyl wordt chlorenchym genoemd. Chloroplasten kunnen hun oriëntatie veranderen afhankelijk van de beschikbaarheid van zonlicht. Chloroplasten zijn in staat om glucose te produceren door gebruik te maken van CO₂ en H₂O met behulp van lichtenergie in een proces dat fotosynthese wordt genoemd. Fotosynthese verloopt via twee stappen: de lichtreactie en de donkerreactie.

Lichte reactie

De lichtreactie vindt plaats in het thylakoïde membraan. Tijdens de lichtreactie wordt zuurstof geproduceerd door het splitsen van water. De lichtenergie wordt ook opgeslagen in NADPH en ATP door NADP⁺ respectievelijk reductie en fotofosforylering. De twee energiedragers voor de donkerreactie zijn dus ATP en NADPH. Een gedetailleerd diagram van de lichtreactie wordt getoond in figuur 2.

Figuur 2: Lichtreactie

Donkere reactie

De donkerreactie wordt ook wel de Calvincyclus genoemd. Het komt voor in het stroma van chloroplast. De Calvincyclus verloopt in drie fasen: koolstoffixatie, -reductie en ribulose-regeneratie. Het eindproduct van de Calvin-cyclus is glyceraldehyde-3-fosfaat, dat kan worden verdubbeld om glucose of fructose te vormen.

Figuur 3: Calvin-cyclus

Chloroplasten zijn ook in staat om zelf alle aminozuren en stikstofbasen van de cel te produceren. Dit elimineert de noodzaak om ze uit het cytosol te exporteren. Chloroplasten nemen ook deel aan de immuunrespons van de plant voor de verdediging tegen ziekteverwekkers.

Wat zijn mitochondriën?

Een mitochondrion is een membraangebonden organel dat in alle eukaryote cellen wordt aangetroffen. De chemische energiebron van de cel, de ATP, wordt gegenereerd in de mitochondriën. Mitochondriën bevatten ook hun eigen DNA in het organel.

Structuur

Een mitochondrion is een boonachtige structuur met een diameter van 0,75 tot 3 µm. Het aantal mitochondriën dat in een bepaalde cel aanwezig is, hangt af van het celtype, weefsel en organisme. Vijf verschillende componenten kunnen worden geïdentificeerd in de mitochondriale structuur. De structuur van een mitochondrion wordt getoond in figuur 4.

Figuur 4: Mitochondrion

Een mitochondrion bestaat uit twee membranen - binnen- en buitenmembraan.

Buitenste mitochondriaal membraan

Het buitenste mitochondriale membraan bevat een groot aantal integrale membraaneiwitten die porines worden genoemd. Translocase is een buitenmembraaneiwit. Translocase-gebonden N-terminale signaalsequentie van grote eiwitten zorgt ervoor dat het eiwit de mitochondriën binnengaat. De associatie van mitochondriaal buitenmembraan met endoplasmatisch reticulum vormt een structuur genaamd MAM (mitochondria-associated ER-membraan). MAM maakt het transport van lipiden tussen mitochondriën en het ER mogelijk via calciumsignalering.

Binnenste mitochondriaal membraan

Het binnenste mitochondriale membraan bestaat uit meer dan 151 verschillende eiwittypes, die op vele manieren functioneren. Het mist poriën; het type translocase in het binnenmembraan wordt TIC-complex genoemd. De intermembrane ruimte bevindt zich tussen de binnenste en buitenste mitochondriale membranen.

De ruimte omsloten door de twee mitochondriale membranen wordt de matrix genoemd. Mitochondriaal DNA en ribosomen met talrijke enzymen zijn in de matrix gesuspendeerd. Mitochondriaal DNA is een cirkelvormig molecuul. De grootte van het DNA is ongeveer 16 kb en codeert voor 37 genen. Mitochondriën kunnen 2-10 kopieën van zijn DNA in het organel bevatten. Het binnenste mitochondriale membraan vormt plooien in de matrix, die cristae worden genoemd. Cristae vergroot het oppervlak van het binnenmembraan.

Functie

Mitochondriën produceren chemische energie in de vorm van ATP om te gebruiken in cellulaire functies in het proces dat ademhaling wordt genoemd. De reacties die betrokken zijn bij de ademhaling worden gezamenlijk citroenzuurcyclus of Krebs-cyclus genoemd. De citroenzuurcyclus vindt plaats in het binnenmembraan van mitochondriën. Het oxideert met behulp van zuurstof pyruvaat en NADH geproduceerd in het cytosol uit glucose.

Figuur 5: Citroenzuurcyclus

NADH en FADH₂ zijn de dragers van redox-energie die wordt gegenereerd in de citroenzuurcyclus. NADH en FADH₂ hun energie overdragen aan O₂ door de elektronentransportketen te doorlopen. Dit proces wordt de oxidatieve fosforylering genoemd. Protonen die vrijkomen bij de oxidatieve fosforylering worden door ATP-synthase gebruikt om ATP uit ADP te produceren. Een diagram van de elektronentransportketen is weergegeven in figuur 6. De geproduceerde ATP's passeren het membraan met behulp van porines.

Figuur 6: Elektronentransportketen

Functies van mitochondriaal binnenmembraan

Andere functies van mitochondriën

Verschil tussen chloroplast en mitochondriën

Type cel

chloroplast: Chloroplasten komen voor in planten- en algencellen.

Mitochondriën: Mitochondriën worden gevonden in alle, aërobe eukaryote cellen.

Kleur

chloroplast: Chloroplasten zijn groen van kleur.

Mitochondriën: Mitochondriën zijn meestal kleurloos.

Vorm

chloroplast: Chloroplasten zijn schijfachtig van vorm.

Mitochondriën: Mitochondriën zijn boonachtig van vorm.

Binnenste membraan

chloroplast: Vouwen in het binnenmembraan vormen stromules.

Mitochondriën: Vouwen in het binnenmembraan vormen cristae.

Grana

Chloroplast: Thylakoïden vormen stapels schijven die grana worden genoemd.

Mitochondriën: Cristae vormen geen grana.

Compartimenten

chloroplast: Er kunnen twee compartimenten worden onderscheiden: thylakoïden en stroma.

Mitochondriën: Er zijn twee compartimenten te vinden: cristae en de matrix.

Pigmenten

chloroplast: Chlorofyl en carotenoïden zijn aanwezig als fotosynthetische pigmenten in het thylakoïdemembraan.

Mitochondriën: In mitochondriën zijn geen pigmenten te vinden.

Energieconversie

chloroplast: Chloroplast slaat zonne-energie op in de chemische bindingen van glucose.

Mitochondriën: Mitochondriën zetten suiker om in chemische energie die ATP is.

Grondstoffen en eindproducten

chloroplast: Chloroplasten gebruiken CO₂ en H₂O om glucose op te bouwen.

Mitochondriën: Mitochondriën breken glucose af tot CO₂ en H₂O.

Zuurstof

chloroplast: Chloroplasten maken zuurstof vrij.

Mitochondriën: Mitochondriën verbruiken zuurstof.

Processen

chloroplast: Fotosynthese en fotorespiratie vinden plaats in de chloroplast.

Mitochondriën: Mitochondriën zijn een plaats van elektronentransportketen, oxidatieve fosforylering, bèta-oxidatie en fotorespiratie.

Conclusie

Chloroplasten en mitochondriën zijn beide membraangebonden organellen die betrokken zijn bij energieomzetting. Chloroplast slaat lichtenergie op in de chemische bindingen van glucose in het proces dat fotosynthese wordt genoemd. Mitochondriën zetten de lichtenergie die is opgeslagen in glucose om in chemische energie, in de vorm van ATP, die kan worden gebruikt in de cellulaire processen. Dit proces wordt cellulaire ademhaling genoemd. Beide organellen gebruiken CO₂ en O₂ in hun processen. Zowel chloroplasten als mitochondriën zijn betrokken bij cellulaire differentiatie, signalering en celdood, behalve hun hoofdfunctie. Ook regelen ze de celgroei en celcyclus. Beide organellen worden beschouwd als zijnde ontstaan ​​door endosymbiose. Ze bevatten hun eigen DNA. Maar het belangrijkste verschil tussen chloroplasten en mitochondriën is hun functie in de cel.

Referentie: 1. “Chloroplast”. Wikipedia, de gratis encyclopedie, 2017. Betreden op 02 februari 2017 2. “Mitochondrion”. Wikipedia, de gratis encyclopedie, 2017. Betreden op 02 februari 2017

Afbeelding met dank aan: 1. "Chloroplast-structuur" door Kelvinsong - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. "Thylakoid-membraan 3" door Somepics - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia 3. ": Calvin-cycle4" Door Mike Jones - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 4. "Mitochondrionstructuur" door Kelvinsong; gewijzigd door Sowlos - Eigen werk gebaseerd op: Mitochondrion mini.svg, CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 5. "Citric acid cycle noi" Door Narayanese (talk) - Gewijzigde versie van afbeelding:Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikipedia 6. "Elektronentransportketen" door T-Fork - (Public Domain) via Commons Wikimedia