Verschil tussen chloroplast en mitochondria

Belangrijkste verschil - Chloroplast versus mitochondria

Chloroplast en mitochondria zijn twee organellen die in de cel worden gevonden. De chloroplast is een membraangebonden organel die alleen in algen en plantencellen wordt aangetroffen. Mitochondria worden aangetroffen in schimmels, planten en dierlijke eukaryotische 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 zijn van de cel die suiker afbreken om energie te vangen in een proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd.

Dit artikel kijkt naar,

1. Wat is chloroplast
      - Structuur en functie
2. Wat is Mitochondria
      - Structuur en functie
3. Wat is het verschil tussen Chloroplast en Mitochondria

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

Figuur 1: Chloroplaststructuur in planten

Drie membraansystemen kunnen worden geïdentificeerd in een chloroplast. Het zijn buitenste chloroplastmembraan, binnenste chloroplastmembraan en thylakoïden.

Buitenste Chloroplast-membraan

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

Inner Chloroplast-membraan

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

Chloroplast stroma is het fluïdum omgeven door twee membranen van de chloroplast. Thylakoïden, chloroplast-DNA, ribosomen, zetmeelkorrels en veel eiwitten zweven rond in het stroma. Ribosomen in de chloroplasten zijn 70S en verantwoordelijk voor de translatie van eiwitten die worden gecodeerd door het chloroplast-DNA. Chloroplast-DNA wordt aangeduid als ctDNA of cpDNA. Het is een enkelvoudig 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 door de dubbele verplaatsingseenheid (D-loop). Het grootste deel van het chloroplast-DNA wordt overgebracht naar het genoom van de gastheer door endosymbiotische genoverdracht. Een splitsbaar transitpeptide wordt aan het N-uiteinde toegevoegd aan de eiwitten die in het cytoplasma als een richtsysteem voor de chloroplast zijn getransleerd..  

thylakoiden

Het thylakoïdesysteem bestaat uit thylakoïden, een verzameling zeer dynamische, vliezige zakken. Thylakoïden bestaan ​​uit chlorofyl een, een blauwgroen pigment dat verantwoordelijk is voor de lichtreactie in de fotosynthese. Naast chlorofyl kunnen twee soorten fotosynthetische pigmenten in planten aanwezig zijn: geeloranje carotenoïden en rode kleur phycobilins. Grana zijn de stapels gevormd door de rangschikking van thylakoïden samen. Verschillende grana's zijn onderling 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 bestaande uit chlorofyl wordt chlorenchym genoemd. Chloroplasten kunnen hun oriëntatie wijzigen afhankelijk van de beschikbaarheid van zonlicht. Chloroplasten zijn in staat glucose te produceren door CO te gebruiken₂ en H₂O met behulp van lichtenergie in een proces dat fotosynthese heet. Fotosynthese verloopt in twee stappen: lichte reactie en de donkere reactie.

Licht reactie

De lichtreactie vindt plaats in het thylakoïdemembraan. Tijdens de lichtreactie wordt zuurstof geproduceerd door water te splitsen. De lichtenergie wordt ook opgeslagen door NADP in NADPH en ATP⁺ reductie en fotofosforylatie, respectievelijk. De twee energiedragers voor de donkere reactie zijn dus ATP en NADPH. Een gedetailleerd schema van de lichtreactie is te zien in Figuur 2.

Figuur 2: Lichtreactie

Dark Reaction

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

Figuur 3: Calvin Cycle

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

Wat zijn Mitochondria

Een mitochondrion is een membraangebonden organel die in alle eukaryote cellen wordt aangetroffen. De chemische energiebron van de cel, die de ATP is, wordt gegenereerd in de mitochondriën. Mitochondria 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 aanwezige mitochondria in een bepaalde cel hangt af van het celtype, het weefsel en het 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 - binnenste en buitenste membraan.

Buitenmitochondriale membraan

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

Inner mitochondriaal membraan

Het binnenste mitochondriale membraan bestaat uit meer dan 151 verschillende eiwitsoorten, die op vele manieren werken. Het mist porins; het type translocase in het binnenmembraan wordt het 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 worden in de matrix gesuspendeerd. Mitochondriaal DNA is een circulair molecuul. De grootte van het DNA is ongeveer 16 kb en codeert voor 37 genen. Mitochondria 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 vergroten het oppervlak van het binnenmembraan.

Functie

Mitochondria 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 pyruvaat en NADH geproduceerd in het cytosol uit glucose met behulp van zuurstof.

Figuur 5: Citroenzuurcyclus

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

Figuur 6: Electron-transportketen

Functies van mitochondriaal binnenmembraan

• De oxidatieve fosforylering uitvoeren
• ATP-synthese
• Transporteiwitten vasthouden om de passage van stoffen te reguleren
• Het TIC-complex vasthouden voor transport
• Betrokken bij mitochondriale fissie en fusie

Andere functies van mitochondria

• Regulering van het metabolisme in de cel
• Synthese van steroïden
• Opslag van calcium voor signaaltransductie in de cel
• Regeling membraanpotentiaal
• Reactieve zuurstofsoorten gebruikt bij signalering
• Porphyrinesynthese in de heemsyntheseweg
• Hormonale signalering
• Regulatie van apoptose

Verschil tussen chloroplast en mitochondria

Type cel

chloroplast: Chloroplasten worden aangetroffen in planten- en algencellen.

mitochondriën: Mitochondria worden aangetroffen in alle aërobe eukaryote cellen.

Kleur

chloroplast: Chloroplasten zijn groen van kleur.

mitochondriën: Mitochondria zijn meestal kleurloos.

Vorm

chloroplast: Chloroplasten zijn schijfachtig van vorm.

mitochondriën: Mitochondriën zijn bonenachtig van vorm.

Binnenste membraan

chloroplast: Vouwen in de binnenmembraan vormen stromules.

mitochondriën: Vouwen in de binnenmembraan vormen cristae.

Grana

chloroplast: Thylakoids vormen stapels schijven die grana worden genoemd.

mitochondriën: Cristae vormen geen grana.

compartimenten

chloroplast: Twee compartimenten kunnen worden geïdentificeerd: thylakoïden en stroma.

mitochondriën: Twee compartimenten zijn te vinden: cristae en de matrix.

pigmenten

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

mitochondriën: Er zijn geen pigmenten te vinden in mitochondriën.

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: Mitochondria breken glucose af in CO₂ en H₂O.

Zuurstof

chloroplast: Chloroplasten maken zuurstof vrij.

mitochondriën: Mitochondriën verbruiken zuurstof.

Processen

chloroplast: Fotosynthese en fotorespiratie komen voor in de chloroplast.

mitochondriën: Mitochondria zijn een plaats van elektronentransportketen, oxidatieve fosforylatie, bèta-oxidatie en fotorespiratie.

Conclusie

Chloroplasten en mitochondria zijn beide membraangebonden organellen die betrokken zijn bij energieconversie. Chloroplast slaat lichtenergie op in de chemische bindingen van glucose in het proces dat we fotosynthese noemen. Mitochondria zetten de in glucose opgeslagen lichtenergie om in chemische energie, in de vorm van ATP die in de cellulaire processen kan worden gebruikt. Dit proces wordt cellulaire ademhaling genoemd. Beide organellen gebruiken CO₂ en O₂ in hun processen. Zowel chloroplasten als mitochondria hebben betrekking op cellulaire differentiatie, signalering en celdood anders dan hun hoofdfunctie. Ze regelen ook de celgroei en de celcyclus. Beide organellen worden beschouwd als afkomstig van endosymbiose. Ze bevatten hun eigen DNA. Maar het belangrijkste verschil tussen chloroplasten en mitochondria is met hun functie in de cel.

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

Afbeelding met dank aan:
1. "Chloroplaststructuur" door Kelvinsong - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Thylakoid membrane 3" By 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. "Mitochondrion structuur" door Kelvinsong; bewerkt 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 Image: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikipedia
6. "Electron transportketen" door T-Fork - (Public Domain) via Commons Wikimedia