Unterschied zwischen Chloroplasten und Mitochondrien
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Hauptunterschied - Chloroplast gegen Mitochondrien
Chloroplasten und Mitochondrien sind zwei in der Zelle vorkommende Organellen. Der Chloroplasten ist eine Membran-gebundene Organelle, die nur in Algen und Pflanzenzellen vorkommt. Mitochondrien werden in Pilzen, Pflanzen und Tieren wie eukaryontischen Zellen gefunden. Das Hauptunterschied zwischen Chloroplasten und Mitochondrien sind ihre Funktionen; Chloroplasten sind für die Erzeugung von Zuckern mit Hilfe von Sonnenlicht in einem Prozess verantwortlich, der Photosynthese genannt wird, während Mitochondrien die Kraftwerke der Zelle sind, die Zucker abbauen, um Energie in einem Prozess zu gewinnen, der Zellatmung genannt wird.
Dieser Artikel betrachtet,
1. Was ist Chloroplasten?
- Struktur und Funktion
2. Was ist Mitochondrien?
- Struktur und Funktion
3. Was ist der Unterschied zwischen Chloroplasten und Mitochondrien?
Was ist Chloroplasten?
Chloroplasten sind eine Art Plastiden, die in Algen- und Pflanzenzellen vorkommen. Sie enthalten Chlorophyllpigmente zur Photosynthese. Chloroplasten besteht aus ihrer eigenen DNA. Die Hauptfunktion von Chloroplasten ist die Produktion von organischen Molekülen, Glukose aus CO2 und H2O mit Hilfe von Sonnenlicht.
Struktur
Chloroplasten werden in Pflanzen als linsenförmige grüne Farbpigmente identifiziert. Sie haben einen Durchmesser von 3 bis 10 µm und ihre Dicke beträgt etwa 1 bis 3 µm. Pflanzenzellen verarbeiten 10-100 Chloroplasten pro Zelle. Verschiedene Formen des Chloroplasten finden sich in Algen. Die Algenzelle enthält einen einzelnen Chloroplasten, der ein Netz, eine Tasse oder eine bandartige Spirale haben kann.
Abbildung 1: Chloroplastenstruktur in Pflanzen
In einem Chloroplasten können drei Membransysteme identifiziert werden. Sie sind äußere Chloroplastenmembran, innere Chloroplastenmembran und Thylakoide.
Äußere Chloroplastmembran
Die äußere Membran des Chloroplasten ist halbporös, so dass kleine Moleküle leicht diffundieren können. Große Proteine können jedoch nicht diffundieren. Daher werden vom Chloroplasten benötigte Proteine vom TOC-Komplex in der äußeren Membran aus dem Zytoplasma transportiert.
Innere Chloroplastmembran
Die innere Chloroplastenmembran hält eine konstante Umgebung im Stroma aufrecht, indem sie den Durchtritt von Substanzen reguliert. Nachdem Proteine durch den TOC-Komplex geleitet werden, werden sie durch den TIC-Komplex in der inneren Membran transportiert. Stromule sind die Vorsprünge der Chloroplastenmembranen in das Zytoplasma.
Chloroplaststroma ist die Flüssigkeit, die von zwei Membranen des Chloroplasten umgeben ist. Thylakoide, Chloroplasten-DNA, Ribosomen, Stärkekörner und viele Proteine schwimmen im Stroma. Ribosomen in den Chloroplasten sind 70S und für die Translation von Proteinen verantwortlich, die von der Chloroplasten-DNA kodiert werden. Chloroplast-DNA wird als ctDNA oder cpDNA bezeichnet. Es ist eine einzelne zirkuläre DNA, die sich im Nukleoid des Chloroplasten befindet. Die Größe der Chloroplasten-DNA beträgt etwa 120-170 kb und enthält 4-150 Gene und invertierte Wiederholungen. Chloroplasten-DNA wird durch die Doppelverdrängungseinheit (D-Loop) repliziert. Der größte Teil der Chloroplasten-DNA wird durch endosymbiotischen Gentransfer in das Wirtsgenom übertragen. Ein spaltbares Transitpeptid wird an den N-Terminus den im Zytoplasma translatierten Proteinen als Zielsystem für den Chloroplasten hinzugefügt.
Thylakoids
Das Thylakoidensystem besteht aus Thylakoiden, einer Ansammlung hochdynamischer, häutiger Säcke. Thylakoide bestehen aus Chlorophyll ein, ein blaugrünes Pigment, das für die Lichtreaktion in der Photosynthese verantwortlich ist. In Pflanzen können neben Chlorophyllen zwei Arten von photosynthetischen Pigmenten vorhanden sein: gelb-orangefarbene Carotinoide und rote Phycobiline. Grana sind die Stapel, die durch die Anordnung von Thylakoiden gebildet werden. Verschiedene Grana sind durch die stromalen Thylakoide miteinander verbunden. Chloroplasten von C4 Pflanzen und einige Algen bestehen aus frei schwebenden Chloroplasten.
Funktion
Chloroplasten können in Blättern, Kakteen und Stängeln von Pflanzen gefunden werden. Eine aus Chlorophyll bestehende Pflanzenzelle wird als Chlorenchym bezeichnet. Chloroplasten können ihre Ausrichtung je nach Verfügbarkeit von Sonnenlicht ändern. Chloroplasten sind in der Lage, Glucose unter Verwendung von CO herzustellen2 und H2O mit Hilfe der Lichtenergie in einem Prozess, der Photosynthese genannt wird. Die Photosynthese verläuft in zwei Schritten: Lichtreaktion und Dunkelreaktion.
Lichtreaktion
Die Lichtreaktion tritt in der Thylakoidmembran auf. Während der Lichtreaktion wird Sauerstoff durch Spaltung von Wasser erzeugt. Die Lichtenergie wird ebenfalls von NADP in NADPH und ATP gespeichert+ Reduktion bzw. Photophosphorylierung. Die beiden Energieträger für die Dunkelreaktion sind also ATP und NADPH. Ein detailliertes Diagramm der Lichtreaktion ist in gezeigt Figur 2.
Abbildung 2: Lichtreaktion
Dunkle Reaktion
Die Dunkelreaktion wird auch als Calvin-Zyklus bezeichnet. Es kommt im Stroma des Chloroplasten vor. Der Calvin-Zyklus durchläuft drei Phasen: Kohlenstoff-Fixierung, Reduktion und Regeneration der Ribulose. Das Endprodukt des Calvin-Zyklus ist Glyceraldehyd-3-phosphat, das unter Bildung von Glucose oder Fructose verdoppelt werden kann.
Abbildung 3: Calvin-Zyklus
Chloroplasten sind auch in der Lage, alle Aminosäuren und stickstoffhaltigen Basen der Zelle selbst herzustellen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, sie aus dem Zytosol zu exportieren. Chloroplasten nehmen auch an der Immunreaktion der Pflanze zur Abwehr von Krankheitserregern teil.
Was sind Mitochondrien?
Ein Mitochondrion ist eine membrangebundene Organelle, die in allen eukaryotischen Zellen vorkommt. Die chemische Energiequelle der Zelle, die ATP, wird in den Mitochondrien erzeugt. Mitochondrien enthalten auch ihre eigene DNA in der Organelle.
Struktur
Ein Mitochondrion ist eine bohnenähnliche Struktur mit einem Durchmesser von 0,75 bis 3 µm. Die Anzahl der Mitochondrien in einer bestimmten Zelle hängt von Zelltyp, Gewebe und Organismus ab. In der Mitochondrienstruktur können fünf verschiedene Komponenten identifiziert werden. Der Aufbau eines Mitochondrions ist in Abbildung 4 dargestellt.
Abbildung 4: Mitochondrion
Ein Mitochondrion besteht aus zwei Membranen - der inneren und der äußeren Membran.
Äußere Mitochondrienmembran
Die äußere Mitochondrienmembran enthält eine große Anzahl integraler Membranproteine, die Porine genannt werden. Translokase ist ein Protein der äußeren Membran. Translokase-gebundene N-terminale Signalsequenz großer Proteine lässt das Protein in die Mitochondrien gelangen. Die Verbindung der mitochondrialen Außenmembran mit dem endoplasmatischen Retikulum bildet eine als MAM (Mitochondrien-assoziierte ER-Membran) bezeichnete Struktur. MAM ermöglicht den Transport von Lipiden zwischen Mitochondrien und ER durch Kalziumsignalisierung.
Innere Mitochondrienmembran
Die innere Mitochondrienmembran besteht aus mehr als 151 verschiedenen Proteinarten, die auf vielfältige Weise funktionieren. Es fehlen Porine; Der Typ der Translokase in der inneren Membran wird als TIC-Komplex bezeichnet. Der Intermembranraum befindet sich zwischen inneren und äußeren Mitochondrienmembranen.
Der von den beiden Mitochondrienmembranen eingeschlossene Raum wird Matrix genannt. Mitochondriale DNA und Ribosomen mit zahlreichen Enzymen sind in der Matrix suspendiert. Mitochondriale DNA ist ein kreisförmiges Molekül. Die Größe der DNA beträgt etwa 16 kb und kodiert 37 Gene. Mitochondrien können 2-10 Kopien ihrer DNA in der Organelle enthalten. Die innere Mitochondrienmembran bildet Falten in der Matrix, die als Cristae bezeichnet werden. Cristaeien vergrößern die Oberfläche der inneren Membran.
Funktion
Mitochondrien produzieren chemische Energie in Form von ATP, um sie in zellulären Funktionen im Prozess der Atmung einzusetzen. Die Reaktionen, die an der Atmung beteiligt sind, werden zusammen als Zitronensäurezyklus oder Krebszyklus bezeichnet. Der Zitronensäurezyklus tritt in der inneren Membran der Mitochondrien auf. Es oxidiert Pyruvat und NADH, die im Zytosol aus Glukose mit Hilfe von Sauerstoff produziert werden.
Abbildung 5: Zitronensäurezyklus
NADH und FADH2 sind die Träger der im Zitronensäurezyklus erzeugten Redoxenergie. NADH und FADH2 überträgt ihre Energie auf O2 durchlaufen die Elektronentransportkette. Dieser Vorgang wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet. Protonen, die aus der oxidativen Phosphorylierung freigesetzt werden, werden von der ATP-Synthase zur Herstellung von ATP aus ADP verwendet. Ein Diagramm der Elektronentransportkette ist in gezeigt Abbildung 6. Die produzierten ATPs passieren die Membran mit Porinen.
Abbildung 6: Elektronentransportkette
Funktionen der inneren Mitochondrienmembran
- Durchführung der oxidativen Phosphorylierung
- ATP-Synthese
- Transportproteine halten, um den Durchtritt von Substanzen zu regulieren
- TIC-Komplex zu transportieren
- Beteiligung an der Mitochondrienspaltung und -fusion
Andere Funktionen der Mitochondrien
- Regulation des Stoffwechsels in der Zelle
- Synthese von Steroiden
- Speicherung von Kalzium zur Signaltransduktion in der Zelle
- Membranpotentialregulierung
- Reaktive Sauerstoffspezies für die Signalgebung
- Porphyrinsynthese im Hämsyntheseweg
- Hormonelle Signalisierung
- Regulation der Apoptose
Unterschied zwischen Chloroplasten und Mitochondrien
Art der Zelle
Chloroplast: Chloroplasten werden in Pflanzen- und Algenzellen gefunden.
Mitochondrien: Mitochondrien sind in allen aeroben eukaryotischen Zellen zu finden.
Farbe
Chloroplast: Chloroplasten haben eine grüne Farbe.
Mitochondrien: Mitochondrien sind normalerweise farblos.
Gestalten
Chloroplast: Chloroplasten sind scheibenförmig.
Mitochondrien: Mitochondrien sind bohnenförmig.
Innere Membran
Chloroplast: Falten in der inneren Membran bilden Stromulen.
Mitochondrien: Falten in der inneren Membran bilden Cristae.
Grana
Chloroplast: Thylakoiden bilden Stapel von Scheiben, die als Grana bezeichnet werden.
Mitochondrien: Cristae bilden keine Grana.
Fächer
Chloroplast: Es können zwei Kompartimente identifiziert werden: Thylakoide und Stroma.
Mitochondrien: Es gibt zwei Kompartimente: Cristae und die Matrix.
Pigmente
Chloroplast: Chlorophyll und Carotinoide liegen als photosynthetische Pigmente in der Thylakoidmembran vor.
Mitochondrien: In Mitochondrien können keine Pigmente gefunden werden.
Energieumwandlung
Chloroplast: Chloroplasten speichert Sonnenenergie in den chemischen Bindungen von Glukose.
Mitochondrien: Mitochondrien wandeln Zucker in chemische Energie um, die ATP ist.
Rohstoffe und Endprodukte
Chloroplast: Chloroplasten verwenden CO2 und H2O, um Glukose aufzubauen.
Mitochondrien: Mitochondrien bauen Glukose in CO auf2 und H2O.
Sauerstoff
Chloroplast: Chloroplasten setzen Sauerstoff frei.
Mitochondrien: Mitochondrien verbrauchen Sauerstoff.
Prozesse
Chloroplast: Photosynthese und Photorespiration finden im Chloroplasten statt.
Mitochondrien: Mitochondrien sind ein Ort der Elektronentransportkette, der oxidativen Phosphorylierung, der Beta-Oxidation und der Photorespiration.
Fazit
Chloroplasten und Mitochondrien sind beide membrangebundene Organellen, die an der Energieumwandlung beteiligt sind. Chloroplasten speichert die Lichtenergie in den chemischen Bindungen von Glukose, die als Photosynthese bezeichnet wird. Mitochondrien wandeln die in Glukose gespeicherte Lichtenergie in chemische Energie in Form von ATP um, das in den zellulären Prozessen verwendet werden kann. Dieser Vorgang wird als Zellatmung bezeichnet. Beide Organellen verwenden CO2 und O2 in ihren Prozessen. Sowohl die Chloroplasten als auch die Mitochondrien betreffen neben der Hauptfunktion auch die Differenzierung der Zellen, das Signalisieren und den Zelltod. Sie steuern auch das Zellwachstum und den Zellzyklus. Beide Organellen gelten als durch Endosymbiose entstanden. Sie enthalten ihre eigene DNA. Der Hauptunterschied zwischen Chloroplasten und Mitochondrien besteht jedoch in ihrer Funktion in der Zelle.
Referenz:
1. "Chloroplasten" Wikipedia, die freie Enzyklopädie, 2017. Abgerufen am 2. Februar 2017
2. "Mitochondrion". Wikipedia, die freie Enzyklopädie, 2017. Abgerufen am 2. Februar 2017
Bildhöflichkeit:
1. "Chloroplastenstruktur" Von Kelvinsong - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "Thylakoidmembran 3" von Somepics - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
3. “: Calvin-cycle4" Von Mike Jones - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
4. "Mitochondrion-Struktur" Von Kelvinsong; von Sowlos modifiziert - Eigene Arbeit basierend auf: Mitochondrion mini.svg (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
5. „Zitronensäurezyklus noi“ Von Narayanese (Diskussion) - Modifizierte Version von Image: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikipedia
6. "Elektronentransportkette" von T-Fork - (Public Domain) über Commons Wikimedia
