Forskjellen mellom kloroplast og mitokondrier

Hovedforskjell - Chloroplast vs Mitokondrier

Kloroplast og mitokondrier er to organeller som finnes i cellen. Kloroplasten er en membranbundet organel som bare finnes i alger og planteceller. Mitokondrier finnes i sopp, planter og dyr som eukaryote celler. De hovedforskjell mellom kloroplast og mitokondrier er deres funksjoner; kloroplaster er ansvarlige for produksjon av sukker ved hjelp av sollys i en prosess som kalles fotosyntese mens mitokondrier er cellens krafthus som bryter ned sukker for å fange energi i en prosess som kalles cellulær respirasjon.

Denne artikkelen ser på,

1. Hva er Chloroplast
      - Struktur og funksjon
2. Hva er Mitokondrier
      - Struktur og funksjon
3. Hva er forskjellen mellom Chloroplast og Mitochondria

Hva er Chloroplast

Kloroplaster er en type plastider som finnes i alger og planteceller. De inneholder klorofyllpigmenter for å utføre fotosyntese. Kloroplast består av eget DNA. Hovedfunksjonen av kloroplast er produksjonen av organiske molekyler, glukose fra CO₂ og H₂O ved hjelp av sollys.

Struktur

Kloroplaster er identifisert som linseformede, grønne fargepigmenter i planter. De er 3-10 μm i diameter og deres tykkelse er rundt 1-3 μm. Planteceller behandler 10-100 kloroplast per celle. Ulike former for kloroplast finnes i alger. Algencellen inneholder en enkelt kloroplast som kan være en netto, kopp eller bånd-lignende spiral i form. 

Figur 1: Kloroplaststruktur i planter

Tre membran systemer kan identifiseres i en kloroplast. De er ytre kloroplastmembran, indre kloroplastmembran og tylakoider.

Ytre kloroplastmembran

Den ytre membran av kloroplast er semiporøs, slik at små molekyler enkelt kan diffunderes. Men store proteiner kan ikke diffundere. Derfor transporteres proteiner som kreves av kloroplastet fra cytoplasmaet av TOC-kompleks i den ytre membran.

Inner Chloroplast Membrane

Inner kloroplastmembran opprettholder et konstant miljø i stroma ved å regulere passasje av stoffer. Etter at proteiner er sendt gjennom TOC-komplekset, transporteres de gjennom TIC-komplekset i den indre membranen. Stromuler er fremspringene av kloroplastmembranene i cytoplasma.

Chloroplast stroma er væsken omgitt av to membraner av kloroplast. Thylakoider, chloroplast DNA, ribosomer, stivelseskorn og mange proteiner flyter rundt i stroma. Ribosomer i kloroplastene er 70S og er ansvarlige for translasjonen av proteiner kodet av kloroplast DNA. Kloroplast DNA refereres til som ctDNA eller cpDNA. Det er et enkelt sirkulært DNA plassert i nukleoid i kloroplast. Størrelsen på kloroplast DNA er rundt 120-170 kb, som inneholder 4-150 gener og inverterte gjentakelser. Kloroplast DNA blir replikert gjennom dobbeltforskyvningsenheten (D-loop). Det meste av kloroplast DNA overfører til vertsgenomet ved endosymbiotisk genoverføring. Et spaltbart transittpeptid blir tilsatt til N-terminalen til proteiner som er translatert i cytoplasma som et målingssystem for kloroplast.  

Thylakoids

Thylakoid-systemet består av thylakoider, som er en samling av svært dynamiske, membranøse sekker. Thylakoider består av klorofyll en, et blågrønt pigment som er ansvarlig for lysreaksjonen i fotosyntesen. I tillegg til klorofyller kan to typer fotosyntetiske pigmenter være tilstede i planter: gul-oransje farge karotenoider og rødfarge-fycobiliner. Grana er stablene dannet av arrangementet av tylakoider sammen. Ulike grana er sammenkoblet av stromaltyakoider. Kloroplaster av C₄ planter og noen alger består av fritt flytende kloroplaster.

Funksjon

Kloroplaster finnes i blad, kaktus og stammer av planter. En plantecelle bestående av klorofyll kalles chlorenchyma. Kloroplaster kan endre retningen avhengig av tilgjengeligheten av sollys. Kloroplaster kan produsere glukose ved bruk av CO₂ og H₂O ved hjelp av lysenergi i en prosess kalt fotosyntese. Fotosyntese fortsetter gjennom to trinn: lysreaksjon og den mørke reaksjonen.

Lysreaktjon

Lysreaksjonen forekommer i thylakoidmembranen. Under lysreaksjonen produseres oksygen ved spalting av vann. Lysenergien lagres også i NADPH og ATP av NADP⁺ reduksjon og fotofosforylering, henholdsvis. Dermed er de to energibærerne for den mørke reaksjonen ATP og NADPH. Et detaljert diagram av lysreaksjonen er vist i figur 2.

Figur 2: Lysreaksjon

Mørk reaksjon

Den mørke reaksjonen kalles også Calvin-syklusen. Det forekommer i strom av kloroplast. Calvin syklus går gjennom tre faser: karbonfiksering, reduksjon og ribulose regenerering. Sluttproduktet fra Calvin-syklusen er glyceraldehyd-3-fosfat, som kan dobles for å danne glukose eller fruktose.

Figur 3: Calvinsyklus

 Kloroplaster er også i stand til å produsere alle aminosyrer og nitrogenholdige baser av cellen selv. Dette eliminerer kravet om å eksportere dem fra cytosol. Kloroplaster deltar også i plantens immunrespons for forsvaret mot patogener.

Hva er Mitokondrier

En mitokondrion er en membranbundet organell som finnes i alle eukaryotiske celler. Den kjemiske energikilden til cellen, som er ATP, genereres i mitokondriene. Mitokondrier inneholder også sitt eget DNA inne i organellen.

Struktur

En mitokondrion er en bønneaktig struktur med 0,75 til 3 μm i diameter. Antallet mitokondrier tilstede i en bestemt celle avhenger av celletype, vev og organisme. Fem forskjellige komponenter kan identifiseres i mitokondriell struktur. Strukturen av en mitokondrion er vist i figur 4.

Figur 4: Mitokondrion

En mitokondrion består av to membraner - indre og ytre membran.

Ytre mitokondrielt membran

Den ytre mitokondriske membranen inneholder et stort antall integrale membranproteiner kalt poriner. Translokase er et ytre membranprotein. Translokase-bundet N-terminalsignalsekvens av store proteiner tillater at proteinet kommer inn i mitokondrier. Forbindelsen av mitokondriell ytre membran med endoplasmatisk retikulum danner en struktur kalt MAM (mitokondri-assosiert ER-membran). MAM tillater transport av lipider mellom mitokondrier og ER gjennom kalsiumsignalering.

Inner mitokondrielt membran

Den indre mitokondriske membranen består av mer enn 151 forskjellige proteintyper, som fungerer på mange måter. Det mangler poriner; typen av translokase i den indre membranen kalles som TIC-kompleks. Intermembraneområdet ligger mellom indre og ytre mitokondriamembraner.

Plassen som er omgitt av de to mitokondriske membranene kalles matrisen. Mitokondrielt DNA og ribosomer med mange enzymer suspenderes i matrisen. Mitokondrielt DNA er et sirkulært molekyl. Størrelsen på DNA er rundt 16 kb, som koder for 37 gener. Mitokondrier kan inneholde 2-10 kopier av dens DNA i organellen. Den indre mitokondriske membranen danner folder i matrisen, som kalles cristae. Cristae øker overflaten av den indre membranen.

Funksjon

Mitokondrier produserer kjemisk energi i form av ATP for bruk i cellulære funksjoner i prosessen kalt respirasjon. Reaksjonene som er involvert i respirasjon er kollektivt kalt sitronsyre syklus eller Krebs syklus. Sitronsyre syklusen forekommer i indre membran av mitokondrier. Den oksiderer pyruvat og NADH produsert i cytosolen fra glukose ved hjelp av oksygen.

Figur 5: Sitronsyre syklus

NADH og FADH₂ er bærerne av redoks energi generert i sitronsyre syklusen. NADH og FADH₂ Overfør energien til O₂ ved å gå gjennom elektrontransportkjeden. Denne prosessen kalles oksidativ fosforylering. Protoner frigjort fra oksidativ fosforylering brukes av ATP-syntase for å produsere ATP fra ADP. Et diagram over elektrontransportkjeden er vist i figur 6. De produserte ATPene passerer gjennom membranen ved hjelp av poriner. 

Figur 6: Elektrontransportkjede

Funksjoner av mitokondrielt indre membran

• Utførelse av oksidativ fosforylering
• ATP syntese
• Holder transportproteiner for å regulere passasje av stoffer
• Holding TIC kompleks for transport
• Involverer i mitokondriell fisjon og fusjon

Andre funksjoner av mitokondrier

• Regulering av metabolisme i cellen
• Syntese av steroider
• Oppbevaring av kalsium for signaltransduksjon i cellen
• Membran potensiell regulering
• Reaktive oksygenarter som brukes i signalering
• Porphyrinsyntese i hjemsynteseveien
• Hormonal signalering
• Regulering av apoptose

Forskjellen mellom kloroplast og mitokondrier

Type celle

kloroplast: Kloroplaster finnes i plante- og algceller.

mitokondrier: Mitokondrier finnes i alle aerobic eukaryotiske celler.

Farge

kloroplast: Kloroplaster er grønne i farge.

mitokondrier: Mitokondrier er vanligvis fargeløse.

Form

kloroplast: Kloroplaster er disklignende i form.

mitokondrier: Mitokondrier er bønneaktig i form.

Innermembran

kloroplast: Foldinger i indre membran danner stromules.

mitokondrier: Foldinger i indre membran form cristae.

Grana

kloroplast: Thylakoids danner stabler av disker som kalles grana.

mitokondrier: Cristae danner ikke grana.

avdelinger

kloroplast: To rom kan identifiseres: thylakoider og stroma.

mitokondrier: To rom kan bli funnet: cristae og matrisen.

pigmenter

kloroplast: Klorofyll og karotenoider er til stede som fotosyntetiske pigmenter i thylakoidmembranen.

mitokondrier: Ingen pigmenter finnes i mitokondrier.

Energikonvertering

kloroplast: Chloroplast lagrer solenergi i kjemiske bindinger av glukose.

mitokondrier: Mitokondrier konverterer sukker til kjemisk energi som er ATP.

Råvarer og sluttprodukter

kloroplast: Kloroplaster bruker CO₂ og H₂O for å bygge opp glukose.

mitokondrier: Mitokondrier bryter ned glukose i CO₂ og H₂O.

Oksygen

kloroplast: Kloroplaster frigjør oksygen.

mitokondrier: Mitokondrier bruker oksygen.

prosesser

kloroplast: Fotosyntese og fotorespirasjon forekommer i kloroplast.

mitokondrier: Mitokondrier er et sted for elektrontransportkjede, oksidativ fosforylering, beta-oksydasjon og fotorespirasjon.

Konklusjon

Kloroplaster og mitokondrier er begge membranbundne organeller som er involvert i energiskonvertering. Kloroplast lagrer lys energi i kjemiske bindinger av glukose i prosessen kalt som fotosyntese. Mitokondrier konverterer lysenergien som er lagret i glukose, til kjemisk energi, i form av ATP som kan brukes i cellulære prosesser. Denne prosessen refereres til som cellulær respirasjon. Begge organellene benytter CO₂ og O₂ i deres prosesser. Både kloroplaster og mitokondrier involverer i celledifferensiering, signalering og celledød annet enn deres hovedfunksjon. Også de kontrollerer celleveksten og celle syklusen. Begge organeller anses å være opprinnet gjennom endosymbiose. De inneholder sitt eget DNA. Men hovedforskjellen mellom kloroplaster og mitokondrier er med deres funksjon i cellen.

Henvisning:
1. "Chloroplast". Wikipedia, den frie encyklopedi, 2017. Tilgang 02 feb 2017
2. "Mitokondrion". Wikipedia, den frie encyklopedi, 2017. Tilgang 02 feb 2017

Bilde Courtesy:
1. "Chloroplast struktur" Av Kelvinsong - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Thylakoid membran 3" Av Somepics - Eget arbeid (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
3. ": Calvin-cycle4" Av Mike Jones - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Mitochondrion struktur" Av Kelvinsong; Modifisert av Sowlos - Eget arbeid basert på: Mitochondrion mini.svg, CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
5. "Sitronsyre syklus noi" Av Narayanese (snakk) - Modifisert versjon av bildet: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikipedia
6. "Electron transport chain" Av T-Fork - (Public Domain) via Commons Wikimedia