Skillnad mellan kloroplast och mitokondrier

Huvudskillnad - Chloroplast vs Mitochondria

Kloroplast och mitokondrier är två organeller som finns i cellen. Kloroplasten är en membranbunden organell som endast finns i alger och växtceller. Mitokondrier finns i svampar, växter och djur som eukaryota celler. De huvudskillnad mellan kloroplast och mitokondrier är deras funktioner; kloroplaster är ansvariga för produktion av socker med hjälp av solljus i en process kallad fotosyntes medan mitokondrier är cellens krafthus som bryter ner socker för att fånga energi i en process som kallas cellulär andning.

Den här artikeln tittar på,

1. Vad är Chloroplast
      - Struktur och funktion
2. Vad är Mitochondria
      - Struktur och funktion
3. Vad är skillnaden mellan Chloroplast och Mitochondria

Vad är Chloroplast

Kloroplaster är en typ av plastider som finns i alger och växtceller. De innehåller klorofyllpigment för att utföra fotosyntes. Chloroplast består av sitt eget DNA. Kloroplastens huvudfunktion är produktionen av organiska molekyler, glukos från CO₂ och H₂O med hjälp av solljus.

Strukturera

Kloroplaster identifieras som linsformade, gröna färgpigment i växter. De är 3-10 μm i diameter och deras tjocklek är ca 1-3 μm. Växtceller behandlar 10-100 kloroplast per cell. Olika former av kloroplast kan hittas i alger. Algencellen innehåller en enda kloroplast som kan vara en nät, kopp eller bandliknande spiral i form. 

Figur 1: Kloroplaststruktur i växter

Tre membransystem kan identifieras i en kloroplast. De är yttre kloroplastmembran, inre kloroplastmembran och tylakoider.

Yttre kloroplastmembran

Kloroplastens yttre membran är semiporös, vilket gör att små molekyler lätt kan diffunderas. Men stora proteiner kan inte diffundera. Därför transporteras proteiner som krävs av kloroplasten från cytoplasman av TOC-komplex i det yttre membranet.

Inre kloroplastmembran

Inre kloroplastmembran upprätthåller en konstant miljö i strom genom att reglera substansernas passage. Efter att proteiner har passerat genom TOC-komplexet transporteras de genom TIC-komplexet i det inre membranet. Stromuler är utsprången av kloroplastmembranen i cytoplasman.

Kloroplaststroma är vätskan omgiven av två membraner av kloroplast. Thylakoider, kloroplast DNA, ribosomer, stärkelsegranuler och många proteiner flyter runt i stroma. Ribosomer i kloroplasterna är 70S och ansvarar för översättningen av proteiner kodade av kloroplast-DNA. Kloroplast-DNA kallas ctDNA eller cpDNA. Det är ett enda cirkulärt DNA som ligger i nukleoid i kloroplast. Storleken på kloroplast-DNA är omkring 120-170 kb, innehållande 4-150 gener och inverterade upprepningar. Kloroplast-DNA replikeras genom dubbelförskjutningsenheten (D-loop). Det mesta av kloroplast-DNA överföres till värdgenomet genom endosymbiotisk genöverföring. En spjälkbar transitpeptid sättes till N-änden till proteinerna som är translaterade i cytoplasman som ett målsystem för kloroplast.  

tylakoider

Thylakoid-systemet består av thylakoider, som är en samling högdynamiska, membranösa säckar. Thylakoider består av klorofyll en, ett blågrönt pigment som ansvarar för ljusreaktionen i fotosyntesen. Förutom klorofyll kan två typer av fotosyntetiska pigment förekomma i växter: gul-orange färgkarotenoider och röda färgfycobiliner. Grana är staplarna som bildas av arrangemanget av tylakoider tillsammans. Olika grana är sammankopplade med stromaltylakoiderna. Kloroplaster av C₄ växter och några alger består av fritt flytande kloroplaster.

Fungera

Kloroplaster finns i blad, kaktus och växter av växter. En växtcell bestående av klorofyll kallas chlorenchyma. Kloroplaster kan ändra orienteringen beroende på tillgången på solljus. Kloroplaster kan producera glukos genom att använda CO₂ och H₂O med hjälp av ljusenergi i en process som kallas fotosyntes. Fotosyntes fortsätter genom två steg: ljusreaktion och den mörka reaktionen.

Ljusreaktion

Ljusreaktionen sker i thylakoidmembranet. Under ljusreaktionen produceras syre genom splittring av vatten. Ljusenergin lagras också i NADPH och ATP av NADP⁺ reduktion respektive fotofosforylering. Således är de två energibärarna för den mörka reaktionen ATP och NADPH. Ett detaljerat diagram över ljusreaktionen visas i figur 2.

Figur 2: Ljusreaktion

Mörk reaktion

Den mörka reaktionen kallas också Calvin-cykeln. Det förekommer i strom av kloroplast. Calvincykeln går igenom tre faser: kolfixering, reduktion och ribulosregenerering. Slutprodukten av Calvin-cykeln är glyceraldehyd-3-fosfat, som kan fördubblas för att bilda glukos eller fruktos.

Figur 3: Calvins cykel

 Kloroplaster kan också själva producera alla aminosyror och kvävebaser av cellen. Detta eliminerar kravet att exportera dem från cytosolen. Kloroplaster deltar också i växtens immunsvar för försvar mot patogener.

Vad är mitokondrier

En mitokondrion är en membranbunden organell som finns i alla eukaryota celler. Cellens kemiska energikälla, som är ATP, genereras i mitokondrier. Mitokondrier innehåller också sitt eget DNA inuti organellen.

Strukturera

En mitokondrion är en bönliknande struktur med 0,75 till 3 um i diameter. Antalet mitokondrier närvarande i en viss cell beror på celltyp, vävnad och organism. Fem distinkta komponenter kan identifieras i mitokondriell struktur. Strukturen hos en mitokondrion visas i figur 4.

Figur 4: Mitokondrion

En mitokondrion består av två membraner - inre och yttre membranet.

Yttre mitokondriska membranet

Det yttre mitokondriska membranet innehåller ett stort antal integrerade membranproteiner som kallas poriner. Translokas är ett yttre membranprotein. Translokasbunden N-terminalsignalsekvens av stora proteiner tillåter proteinet att ingå i mitokondrier. Föreningen av mitokondriellt yttre membran med endoplasmatisk retikulum bildar en struktur som kallas MAM (mitokondrierassocierat ER-membran). MAM tillåter transport av lipider mellan mitokondrier och ER genom kalciumsignalering.

Inner mitokondriellt membran

Det inre mitokondriska membranet består av mer än 151 olika proteintyper, som fungerar på många sätt. Det saknar poriner; Typen av translokas i det inre membranet kallas som TIC-komplex. Intermembranutrymmet ligger mellan inre och yttre mitokondriella membran.

Utrymmet som omges av de två mitokondriella membranerna kallas matrisen. Mitokondriellt DNA och ribosomer med många enzymer suspenderas i matrisen. Mitokondriellt DNA är en cirkulär molekyl. DNA-storleken är omkring 16 kb, som kodar för 37 gener. Mitokondrier kan innehålla 2-10 kopior av dess DNA i organellen. Det inre mitokondriella membranet bildar veck i matrisen, som kallas cristae. Cristae ökar ytan på det inre membranet.

Fungera

Mitokondrier producerar kemisk energi i form av ATP för användning i cellulära funktioner i processen som kallas andning. De reaktioner som är inblandade i andningen kallas kollektivt citronsyracykel eller Krebs-cykeln. Citronsyracykeln förekommer i mitokondriernas inre membran. Det oxiderar pyruvat och NADH som produceras i cytosolen från glukos med hjälp av syre.

Figur 5: Citronsyracykel

NADH och FADH₂ bärarna av redoxenergi alstras i citronsyracykeln. NADH och FADH₂ överföra sin energi till O₂ genom att gå igenom elektrontransportkedjan. Denna process kallas oxidativ fosforylering. Protoner som frigörs från den oxidativa fosforyleringen används av ATP-syntas för att producera ATP från ADP. Ett diagram över elektrontransportkedjan visas i figur 6. De producerade ATP: erna passerar genom membranet med användning av poriner. 

Figur 6: Elektrontransportkedja

Funktioner av mitokondriellt inre membran

• Utför den oxidativa fosforyleringen
• ATP-syntes
• Att hålla transportproteiner för att reglera övergången av ämnen
• Håller TIC-komplex att transportera
• Inblandning i mitokondriell fission och fusion

Andra funktioner av mitokondrier

• Förordning av ämnesomsättning i cellen
• Syntes av steroider
• Lagring av kalcium för signaltransduktion i cellen
• Membranpotentialreglering
• Reaktiva syrearter som används vid signalering
• Porphyrinsyntes i hemsyntesvägen
• Hormonal signalering
• Reglering av apoptos

Skillnad mellan kloroplast och mitokondrier

Typ av cell

kloroplast: Kloroplaster finns i växt- och algceller.

mitokondrier: Mitokondrier finns i alla aeroba eukaryota celler.

Färg

kloroplast: Kloroplaster är gröna i färg.

mitokondrier: Mitokondrier är vanligtvis färglösa.

Form

kloroplast: Kloroplaster är skivliknande i form.

mitokondrier: Mitokondrier är böneliknande i form.

Inre membran

kloroplast: Foldningar i inre membran bildar stromuler.

mitokondrier: Foldningar i inre membranforma cristae.

Grana

kloroplast: Thylakoids utgör staplar av skivor som kallas grana.

mitokondrier: Cristae utgör inte grana.

fack

kloroplast: Två fack kan identifieras: tylakoider och stroma.

mitokondrier: Två fack kan hittas: cristae och matrisen.

pigment

kloroplast: Klorofyll och karotenoider är närvarande som fotosyntetiska pigment i thylakoidmembranet.

mitokondrier: Inga pigment kan hittas i mitokondrier.

Energikonvertering

kloroplast: Chloroplast lagrar solenergi i glukosens kemiska bindningar.

mitokondrier: Mitokondrier omvandlar socker till kemisk energi som är ATP.

Råvaror och slutprodukter

kloroplast: Kloroplaster använder CO₂ och H₂O för att bygga upp glukos.

mitokondrier: Mitokondrier bryter ner glukos i CO₂ och H₂O.

Syre

kloroplast: Kloroplaster frigör syre.

mitokondrier: Mitokondrier förbrukar syre.

processer

kloroplast: Fotosyntes och fotorespiration förekommer i kloroplast.

mitokondrier: Mitokondrier är en plats för elektrontransportkedjan, oxidativ fosforylering, beta-oxidation och fotorespiration.

Slutsats

Kloroplaster och mitokondrier är båda membranbundna organeller som är inblandade i energiomvandling. Chloroplast lagrar ljusenergi i de kemiska bindningarna av glukos i processen kallad fotosyntes. Mitokondrier omvandlar ljusenergin lagrad i glukos till kemisk energi, i form av ATP som kan användas i cellprocesserna. Denna process kallas cellulär andning. Båda organellerna använder CO₂ och O₂ i sina processer. Både kloroplaster och mitokondrier involverar i celldifferentiering, signalering och celldöd annan än deras huvudsakliga funktion. Dessutom styr de celltillväxten och cellcykeln. Båda organellerna anses ha sitt ursprung genom endosymbios. De innehåller sitt eget DNA. Men den största skillnaden mellan kloroplaster och mitokondrier är med deras funktion i cellen.

Referens:
1. "Kloroplast". Wikipedia, den fria encyklopedin, 2017. Åtkomst 02 feb 2017
2. "Mitokondrion". Wikipedia, den fria encyklopedin, 2017. Åtkomst 02 feb 2017

Image Courtesy:
1. "Kloroplaststruktur" Av Kelvinsong - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Thylakoid membran 3" Av Somepics - Egent arbete (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
3. ": Calvin-cycle4" Av Mike Jones - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Mitochondrion struktur" av Kelvinsong; modifierad av Sowlos - eget arbete baserat på: Mitochondrion mini.svg, CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
5. "Citronsyracykel Noi" Av Narayanese (Talk) - Modifierad version av Bild: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikipedia
6. "Elektrontransportkedja" Av T-Fork - (Public Domain) via Commons Wikimedia