Diferença entre a cadeia de transporte de elétrons em mitocôndrias e cloroplastos

Diferença chave - Elétron Cadeia de Transporte em Mitocôndrias vs Cloroplastos
 

A respiração celular e a fotossíntese são dois processos extremamente importantes que ajudam os organismos vivos na biosfera. Ambos os processos envolvem o transporte de elétrons que criam um gradiente de elétrons. Isso causa a formação de um gradiente de prótons pelo qual a energia é utilizada na síntese de ATP com a assistência da enzima ATP sintase. A cadeia de transporte de elétrons (ETC), que ocorre nas mitocôndrias, é chamada de 'oxidativa fosforilação » já que o processo utiliza energia química de reações redox. Em contraste, no cloroplasto, esse processo é chamado de 'foto-fosforilação', pois utiliza energia luminosa. Isto é o diferença chave entre a Cadeia de Transporte Eletrônico (ETC) nas Mitocôndrias e Cloroplastos.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é a cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias
3. O que é a cadeia de transporte de elétrons em cloroplastos
4. Semelhanças entre ETC em mitocôndrias e cloroplastos
5. Comparação lado a lado - cadeia de transporte de elétrons na mitocôndria versus cloroplastos na forma tabular
6. Resumo

O que é a cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias?

A cadeia de transporte de elétrons que ocorre na membrana interna das mitocôndrias é conhecida como fosforilação oxidativa, onde os elétrons são transportados através da membrana interna das mitocôndrias com o envolvimento de diferentes complexos. Isso cria um gradiente de prótons que causa a síntese de ATP. É conhecida como fosforilação oxidativa devido à fonte de energia: são as reações redox que dirigem a cadeia de transporte de elétrons.

A cadeia de transporte de elétrons consiste em muitas proteínas e moléculas orgânicas diferentes, que incluem diferentes complexos, a saber, complexo I, II, III, IV e complexo ATP sintase. Durante o movimento dos elétrons através da cadeia de transporte de elétrons, eles passam de níveis mais altos de energia para níveis mais baixos de energia. O gradiente de elétrons criado durante esse movimento deriva energia que é utilizada no bombeamento de H⁺ íons através da membrana interna da matriz para o espaço intermembranar. Isso cria um gradiente de prótons. Os elétrons que entram na cadeia de transporte de elétrons são derivados de FADH2 e NADH. Estes são sintetizados durante os estágios respiratórios celulares anteriores, que incluem glicólise e ciclo TCA.

Figura 01: Cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias

Os complexos I, II e IV são considerados bombas de prótons. Ambos os complexos I e II passam coletivamente elétrons para um transportador de elétrons conhecido como Ubiquinone, que transfere os elétrons para o complexo III. Durante o movimento dos elétrons através do complexo III, mais H⁺ os íons são entregues através da membrana interna para o espaço intermembranar. Outro portador de elétrons móvel conhecido como citocromo C recebe os elétrons que são passados ​​para o complexo IV. Isso causa a transferência final de H⁺ íons no espaço intermembranar. Os elétrons são finalmente aceitos pelo oxigênio, que é então utilizado para formar a água. O gradiente da força motriz do próton é direcionado para o complexo final, que é a ATP sintase que sintetiza o ATP.

O que é a cadeia de transporte de elétrons em cloroplastos?

A cadeia de transporte de elétrons que ocorre dentro do cloroplasto é comumente conhecida como fotofosforilação. Como a fonte de energia é a luz solar, a fosforilação de ADP para ATP é conhecida como fotofosforilação. Nesse processo, a energia luminosa é utilizada na criação de um elétron doador de alta energia que flui em um padrão unidirecional para um aceitador de elétrons de menor energia. O movimento dos elétrons do doador para o aceitador é chamado de cadeia de transporte de elétrons. A fotofosforilação pode ser de duas vias; fotofosforilação cíclica e fotofosforilação não cíclica.

Figura 02: Cadeia de transporte de elétrons no cloroplasto

Fotofosforilação cíclica ocorre basicamente na membrana do tilacoide, onde o fluxo de elétrons é iniciado a partir de um complexo de pigmentos conhecido como fotossistema I. Quando a luz solar cai sobre o fotossistema; moléculas absorvedoras de luz capturam a luz e a passam para uma molécula especial de clorofila no fotossistema. Isso leva à excitação e, eventualmente, à liberação de um elétron de alta energia. Essa energia é passada de um aceitador de elétrons para o próximo aceitador de elétrons em um gradiente de elétrons que é finalmente aceito por um aceitador de elétrons de energia mais baixa. O movimento dos elétrons induz uma força motriz de prótons que envolve o bombeamento de H⁺ íons através das membranas. Isso é usado na produção de ATP. ATP sintase é usada como enzima durante esse processo. A fotofosforilação cíclica não produz oxigênio ou NADPH.

Dentro fotofosforilação não cíclica, ocorre o envolvimento de dois fotossistemas. Inicialmente, uma molécula de água é lisada para produzir 2H⁺ + 1 / 2O₂ + 2e^-. O fotossistema II mantém os dois elétrons. Os pigmentos de clorofila presentes no fotossistema absorvem a energia da luz na forma de fótons e a transferem para uma molécula central. Dois elétrons são impulsionados a partir do fotossistema que é aceito pelo aceitador de elétrons primário. Diferentemente da via cíclica, os dois elétrons não retornam ao fotossistema. O déficit de elétrons no fotossistema será fornecido pela lise de outra molécula de água. Os elétrons do fotossistema II serão transferidos para o fotossistema I, onde ocorrerá um processo semelhante. O fluxo de elétrons de um aceitador para o próximo criará um gradiente de elétrons que é uma força motriz de prótons que é utilizada na síntese de ATP.

Quais são as semelhanças entre ETC em mitocôndrias e cloroplastos?

• A ATP sintase é utilizada no ETC pelas mitocôndrias e cloroplastos.
• Em ambos, 3 moléculas de ATP são sintetizadas por 2 prótons.

Qual é a diferença entre a cadeia de transporte de elétrons em mitocôndrias e cloroplastos?

ETC em Mitocôndrias vs ETC em Cloroplastos
A cadeia de transporte de elétrons que ocorre na membrana interna das mitocôndrias é conhecida como fosforilação oxidativa ou cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias.	A cadeia de transporte de elétrons que ocorre dentro do cloroplasto é conhecida como fotofosforilação ou a cadeia de transporte de elétrons no cloroplasto.
Tipo de fosforilação
A fosforilação oxidativa ocorre no ETC das mitocôndrias.	Foto-fosforilação ocorre no ETC dos cloroplastos.
Fonte de energia
A fonte de energia do ETP nas mitocôndrias é a energia química derivada de reações redox…	O ETC em cloroplastos utiliza energia luminosa.
Localização
ETC nas mitocôndrias ocorre nas cristas das mitocôndrias.	O ETC em cloroplastos ocorre na membrana tilacóide do cloroplasto.
Coenzima
NAD e FAD envolvem no ETC das mitocôndrias.	NADP envolve no ETC de cloroplastos.
Gradiente de prótons
O gradiente de prótons atua desde o espaço intermembranar até a matriz durante o ETC das mitocôndrias.	O gradiente de prótons atua desde o espaço tilacóide até o estroma do cloroplasto durante a ETC dos cloroplastos.
Aceitador final de elétrons
O oxigênio é o aceitador final de elétrons do ETC nas mitocôndrias.	A clorofila na fotofosforilação cíclica e o NADPH + na fotofosforilação não cíclica são os aceitadores finais de elétrons no ETC em cloroplastos.

Resumo - Elétron Cadeia de Transporte em Mitocôndrias vs Cloroplastos 

A cadeia de transporte de elétrons que ocorre na membrana tilacóide do cloroplasto é conhecida como foto-fosforilação, uma vez que a energia luminosa é utilizada para conduzir o processo. Na mitocôndria, a cadeia de transporte de elétrons é conhecida como fosforilação oxidativa, na qual os elétrons de NADH e FADH2, derivados da glicólise e do ciclo TCA, são convertidos em ATP através de um gradiente de prótons. Essa é a principal diferença entre o ETC nas mitocôndrias e o ETC nos cloroplastos. Ambos os processos utilizam ATP sintase durante a síntese de ATP.

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Referência:

1. “Fosforilação oxidativa | Biologia." Khan Academy. Disponivel aqui 
2.Abdollahi, Hamid, et al. "Papel da cadeia de transporte de elétrons dos cloroplastos em uma explosão oxidativa de interação entre Erwinia amylovora e células hospedeiras." Pesquisa de fotossíntese, vol. 124, n. 2, 2015, pp. 231-242., Doi: 10.1007 / s11120-015-0127-8.
Alberts, Bruce. "Conversão de energia: mitocôndrias e cloroplastos." Biologia molecular da célula. 4th edition., Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 1 de janeiro de 1970. Disponível aqui

Cortesia da imagem:

1. cadeia de transporte de elétrons mitocondrial''Por usuário: Rozzychan (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia 
2.'Membrana do tilacoide 3 'Por Somepics - Trabalho próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia