ההבדל העיקרי - כלורופלסט מול מיטוכונדריה

כלורופלסט ומיטוכונדריה הם שני אברונים המצויים בתא. הכלורופלסט הוא אברון קשור לקרום המצוי רק באצות ותאי צמחים. המיטוכונדריה מצויה בפטריות, צמחים ובעלי חיים כמו תאים אוקריוטים. ה ההבדל העיקרי בין כלורופלסט למיטוכונדריה תפקידם; כלורופלסטים אחראים לייצור סוכרים בעזרת אור השמש בתהליך הנקרא פוטוסינתזה ואילו המיטוכונדריה הן תחנות הכוח של התא המפרקות סוכר על מנת ללכוד אנרגיה בתהליך הנקרא נשימה תאית.

מאמר זה בוחן,

1. מהו כלורופלסט - מבנה ותפקוד 2. מהי מיטוכונדריה - מבנה ותפקוד 3. מה ההבדל בין כלורופלסט למיטוכונדריה

מהו כלורופלסט

כלורופלסטים הם סוג של פלסטידים המצויים בתאי אצות ותאי צמחים. הם מכילים פיגמנטים של כלורופיל על מנת לבצע פוטוסינתזה. כלורופלסט מורכב מה- DNA שלהם. התפקיד העיקרי של כלורופלסט הוא ייצור מולקולות אורגניות, גלוקוז מ- CO₂ ו- H.₂O בעזרת אור השמש.

מִבְנֶה

כלורופלסטים מזוהים כפיגמנטים בצבע ירוק בצורת עדשה בצמחים. קוטרם 3-10 מיקרון ועובים נע סביב 1-3 מיקרון. תאים צמחיים מעבדים 10-100 כלורופלסט לכל תא. ניתן למצוא צורות שונות של הכלורופלסט באצות. תא האצה מכיל כלורופלסט בודד שיכול להיות בצורת ספירלה רשת, כוס או סרט.

איור 1: מבנה כלורופלסט בצמחים

ניתן לזהות שלוש מערכות ממברנה בכלורופלסט. הם קרום כלורופלסט חיצוני, קרום כלורופלסט פנימי ותילקואידים.

ממברנת כלורופלסט חיצונית

הקרום החיצוני של הכלורופלסט הוא נקבובי למחצה, ומאפשר למולקולות קטנות להתפזר בקלות. אבל חלבונים גדולים אינם מסוגלים להתפזר. לכן, חלבונים הנדרשים על ידי הכלורופלסט מועברים מהציטופלזמה על ידי קומפלקס TOC בקרום החיצוני.

ממברנה פנימית של כלורופלסט

קרום כלורופלסט פנימי שומר על סביבה קבועה בסטרומה על ידי ויסות מעבר חומרים. לאחר העברת חלבונים דרך מתחם ה- TOC, הם מועברים דרך קומפלקס TIC בקרום הפנימי. Stromules הם בליטות של ממברנות הכלורופלסט לתוך הציטופלזמה.

סטרומה של כלורופלסט היא הנוזל המוקף בשתי ממברנות של הכלורופלסט. Thylakoids, DNA כלורופלסט, ריבוזומים, גרגירי עמילן וחלבונים רבים מרחפים בסטרומה. הריבוזומים בכלורופלסטים הם 70S ואחראים על תרגום החלבונים המקודדים על ידי ה- DNA של הכלורופלסט. ה- DNA של כלורופלסט מכונה ctDNA או cpDNA. זהו DNA מעגלי יחיד הממוקם בגרעין הכלורופלסט. גודל ה- DNA של כלורופלסט הוא סביב 120-170 קילו-בתים, המכיל 4-150 גנים וחזרות הפוכות. ה- DNA של כלורופלסט משוכפל דרך יחידת העקירה הכפולה (לולאת D). רוב ה- DNA של כלורופלסט עובר לגנום המארח על ידי העברת גנים אנדוסימביוטית. פפטיד מעבר מתפרק מתווסף למסוף N לחלבונים המתורגמים בציטופלזמה כמערכת מיקוד לכלורופלסט.

Thylakoids

מערכת Thylakoid מורכבת מתילקואידים, שהם אוסף של שקיות דינאמיות וקרום מאוד. Thylakoids מורכב כלורופיל a, פיגמנט כחול-ירוק אשר אחראי לתגובת האור בפוטוסינתזה. בנוסף לכלורופילים, שני סוגים של פיגמנטים פוטוסינתטיים יכולים להיות קיימים בצמחים: קרוטנואידים בצבע צהוב-כתום ופיקובילינים בצבע אדום. גרנה הן הערימות שנוצרות על ידי סידור של thylakoids יחד. גרנה שונה מחוברות ביניהן על ידי thylakoids סטרומה. כלורופלסטים של ג₄ צמחים וחלק מהאצות מורכבות מכלורופלסטים צפים בחופשיות.

פוּנקצִיָה

ניתן למצוא כלורופלסטים בעלים, קקטוסים וגבעולים של צמחים. תא צמחי המורכב מכלורופיל מכונה כלורנכימה. כלורופלסטים יכולים לשנות את כיוונם בהתאם לזמינות אור השמש. כלורופלסטים מסוגלים לייצר גלוקוז באמצעות CO₂ ו- H.₂O בעזרת אנרגיית אור בתהליך שנקרא פוטוסינתזה. הפוטוסינתזה מתבצעת בשני שלבים: תגובה קלה והתגובה האפלה.

תגובת אור

תגובת האור מתרחשת בקרום התלקואיד. במהלך תגובת האור, חמצן נוצר על ידי פיצול של מים. אנרגיית האור נשמרת גם ב- NADPH ו- ATP על ידי NADP⁺ הפחתה ופוטופוספורילציה, בהתאמה. לפיכך, שני נושאי האנרגיה לתגובה האפלה הם ATP ו- NADPH. תרשים מפורט של תגובת האור מוצג באיור 2.

איור 2: תגובת אור

תגובה אפלה

התגובה האפלה נקראת גם מחזור קלווין. הוא מתרחש בסטרומה של כלורופלסט. מחזור קלווין מתקדם בשלושה שלבים: קיבוע פחמן, הפחתה והתחדשות ריבוליזה. התוצר הסופי של מחזור הקלווין הוא גליצראלדהיד-3-פוספט, שניתן להכפיל אותו ליצירת גלוקוז או פרוקטוז.

איור 3: מחזור קלווין

כלורופלסטים גם מסוגלים לייצר בעצמם את כל חומצות האמינו והבסיסים החנקניים של התא. זה מבטל את הדרישה לייצא אותם מהציטוזול. כלורופלסטים משתתפים גם בתגובה החיסונית של הצמח להגנה מפני פתוגנים.

מה הם מיטוכונדריה

מיטוכונדריון הוא אברון קשור לקרום המצוי בכל התאים האיקריוטים. מקור האנרגיה הכימית של התא, שהוא ה- ATP, נוצר במיטוכונדריה. המיטוכונדריה מכילה גם DNA משלהם בתוך האברון.

מִבְנֶה

המיטוכונדריון הוא מבנה דמוי שעועית וקוטרו 0.75 עד 3 מיקרון. מספר המיטוכונדריות הנמצאות בתא מסוים תלוי בסוג התא, ברקמה ובאורגניזם. ניתן לזהות חמישה מרכיבים מובחנים במבנה המיטוכונדריה. מבנה המיטוכונדריון מוצג באיור 4.

איור 4: מיטוכונדריון

המיטוכונדריון מורכב משתי ממברנות - הפנימיות והקרום החיצוני.

ממברנה מיטוכונדרית חיצונית

הממברנה המיטוכונדרית החיצונית מכילה מספר רב של חלבוני קרום אינטגרליים הנקראים porins. Translocase הוא חלבון ממברנה חיצונית. רצף האותים המסופקים ב- N-מסוף של טרנסלוקאז 'של חלבונים גדולים מאפשר לחלבון להיכנס למיטוכונדריה. הקשר בין הממברנה החיצונית המיטוכונדרית לבין הרטיקולום האנדופלסמי יוצר מבנה הנקרא MAM (קרום ER הקשור למיטוכונדריה). MAM מאפשרת הובלת שומנים בין המיטוכונדריה ל- ER באמצעות איתות סידן.

ממברנה מיטוכונדרית פנימית

הממברנה המיטוכונדרית הפנימית מורכבת מיותר מ -151 סוגי חלבון שונים, המתפקדים בדרכים רבות. הוא חסר נקבוביות; סוג הטרנסלוקאז בממברנה הפנימית נקרא קומפלקס TIC. החלל הבין -ממברני ממוקם בין קרומי המיטוכונדריה הפנימית והחיצונית.

החלל המוקף על ידי שתי הממברנות המיטוכונדריות נקרא מטריצה. במטרוקס הושעה DNA ומיטבונדריום וריבוזומים עם אנזימים רבים. DNA מיטוכונדריאלי הוא מולקולה מעגלית. גודל ה- DNA הוא בסביבות 16 קילו־בייט, המקודד 37 גנים. המיטוכונדריה עשויה להכיל 2-10 עותקים של ה- DNA שלה באברון. הקרום המיטוכונדריאלי הפנימי יוצר קמטים במטריצה, הנקראים cristae. Cristae מגדילים את שטח הפנים של הממברנה הפנימית.

פוּנקצִיָה

המיטוכונדריה מייצרות אנרגיה כימית בצורה של ATP לשימוש בתפקודים סלולריים בתהליך הנקרא נשימה. התגובות המעורבות בנשימה נקראות יחד מחזור חומצת לימון או מחזור קרבס. מחזור חומצת הלימון מתרחש בקרום הפנימי של המיטוכונדריה. הוא מחמצן פירובאט ו- NADH המיוצר בציטוזול מהגלוקוז בעזרת חמצן.

איור 5: מחזור חומצת לימון

NADH ו- FADH₂ הם נשאי אנרגיית החמצון הנוצרת במחזור חומצת הלימון. NADH ו- FADH₂ להעביר את האנרגיה שלהם ל- O₂ על ידי מעבר דרך שרשרת הובלת האלקטרונים. תהליך זה נקרא זרחון חמצוני. פרוטונים המשתחררים מהזרחן החמצוני משמשים את ה- ATP סינתז לייצר ATP מ- ADP. תרשים של שרשרת הובלת אלקטרונים מוצג באיור 6. ה- ATP המיוצר עובר דרך הממברנה באמצעות פורנים.

איור 6: שרשרת הובלת אלקטרונים

פונקציות של הממברנה הפנימית המיטוכונדרית

פונקציות אחרות של המיטוכונדריה

ההבדל בין כלורופלסט למיטוכונדריה

סוג התא

כלורופלסט: כלורופלסטים נמצאים בתאי צמחים ואצות.

מיטוכונדריה: מיטוכונדריה נמצאות בכל התאים האוקריוטיים האירוביים.

צֶבַע

כלורופלסט: כלורופלסטים בצבע ירוק.

מיטוכונדריה: המיטוכונדריה בדרך כלל חסרת צבע.

צוּרָה

כלורופלסט: כלורופלסטים דמויי דיסק בצורתם.

מיטוכונדריה: מיטוכונדריה בצורת דמוי שעועית.

ממברנה פנימית

כלורופלסט: קיפולים בקרום הפנימי יוצרים סטרולים.

מיטוכונדריה: קיפולים בממברנה הפנימית יוצרים קריסטות.

גרנה

כלורופלסט: Thylakoids יוצרים ערימות של דיסקים הנקראים grana.

מיטוכונדריה: כריסטיא אינם יוצרים גרנה.

תאים

כלורופלסט: ניתן לזהות שני תאים: תילקואידים וסטרומה.

מיטוכונדריה: ניתן למצוא שני תאים: cristae והמטריצה.

פיגמנטים

כלורופלסט: הכלורופיל והקרוטנואידים נמצאים כפיגמנטים פוטוסינתטיים בקרום התאילקואיד.

מיטוכונדריה: לא ניתן למצוא פיגמנטים במיטוכונדריה.

המרת אנרגיה

כלורופלסט: כלורופלסט אוגר אנרגיה סולארית בקשרים הכימיים של גלוקוז.

מיטוכונדריה: מיטוכונדריה ממירים סוכר לאנרגיה כימית שהיא ATP.

חומרי גלם ומוצרי קצה

כלורופלסט: כלורופלסטים משתמשים ב- CO₂ ו- H.₂O על מנת לבנות גלוקוז.

מיטוכונדריה: המיטוכונדריה מפרקת את הגלוקוז ל- CO₂ ו- H.₂O.

חַמצָן

כלורופלסט: כלורופלסטים משחררים חמצן.

מיטוכונדריה: המיטוכונדריה צורכת חמצן.

תהליכים

כלורופלסט: פוטוסינתזה ופוטורספירציה מתרחשות בכלורופלסט.

מיטוכונדריה: מיטוכונדריה הן אתר של שרשרת הובלת אלקטרונים, זרחון חמצוני, חמצון בטא ופוטורספירציה.

סיכום

כלורופלסטים ומיטוכונדריה שניהם אברונים הקשורים לקרום אשר מעורבים בהמרת אנרגיה. כלורופלסט אוגר אנרגיית אור בקשרים הכימיים של הגלוקוז בתהליך הנקרא פוטוסינתזה. המיטוכונדריה ממירה את אנרגיית האור המאוחסנת בגלוקוז לאנרגיה כימית, בצורה של ATP שניתן להשתמש בה בתהליכים הסלולריים. תהליך זה מכונה נשימה תאית. שני האברונים מנצלים CO₂ ו- O.₂ בתהליכים שלהם. שני הכלורופלסטים והמיטוכונדריה כרוכים בהתמיינות תאית, איתות ומוות תאים מלבד תפקידם העיקרי. כמו כן, הם שולטים על צמיחת התא ומחזור התא. שני האברונים נחשבים כמקורם באנדוסימביוזה. הם מכילים DNA משלהם. אבל ההבדל העיקרי בין כלורופלסטים למיטוכונדריה הוא בתפקודם בתא.

הפניה: 1. "כלורופלסט". ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית, 2017. גישה ל- 02 בפברואר 2017 2. "מיטוכונדריון". ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית, 2017. גישה ל- 02 בפברואר 2017

באדיבות התמונה: 1. "מבנה כלורופלסט" מאת קלווינסונג-יצירה משלו (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 2. "Thylakoid membrane 3" מאת Somepics-יצירה משלו (CC BY-SA 4.0) באמצעות Commons Wikimedia 3. ": Calvin-cycle4 "מאת מייק ג'ונס-יצירה משלו (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 4." מבנה המיטוכונדריון "מאת קלווינסונג; שונה על ידי Sowlos-עבודה משלו המבוססת על: Mitochondrion mini.svg, CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 5. "מחזור חומצת לימון noi" מאת Narayanese (שיחה)-גרסה שונה של תמונה: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) באמצעות ויקיפדיה ויקיפדיה 6. "שרשרת הובלת אלקטרונים" מאת T-Fork-(תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia