Différence clé - Chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries par rapport aux chloroplastes
La respiration cellulaire et la photosynthèse sont deux processus extrêmement importants qui assistent les organismes vivants dans la biosphère. Les deux processus impliquent le transport d'électrons qui créent un gradient d'électrons. Cela provoque la formation d'un gradient de protons par lequel l'énergie est utilisée pour synthétiser l'ATP avec l'aide de l'enzyme ATP synthase. La chaîne de transport d'électrons (ETC), qui se déroule dans les mitochondries, est appelée «phosphorylation oxydative», car le processus utilise l'énergie chimique des réactions redox. En revanche, dans le chloroplaste, ce processus est appelé «photo-phosphorylation» car il utilise de l'énergie lumineuse. C'est la principale différence entre la chaîne de transport d'électrons (ETC) dans les mitochondries et le chloroplaste.
Qu'est-ce que la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries ?
La chaîne de transport d'électrons qui se produit dans la membrane interne des mitochondries est connue sous le nom de phosphorylation oxydative où les électrons sont transportés à travers la membrane interne des mitochondries avec l'implication de différents complexes. Cela crée un gradient de protons qui provoque la synthèse d'ATP. C'est ce qu'on appelle la phosphorylation oxydative due à la source d'énergie: c'est-à-dire les réactions redox qui entraînent la chaîne de transport d'électrons.
La chaîne de transport d'électrons se compose de nombreuses protéines et molécules organiques différentes qui comprennent différents complexes, à savoir les complexes I, II, III, IV et le complexe ATP synthase. Au cours du mouvement des électrons à travers la chaîne de transport d'électrons, ils passent des niveaux d'énergie supérieurs aux niveaux d'énergie inférieurs. Le gradient d'électrons créé au cours de ce mouvement dérive de l'énergie qui est utilisée pour pomper les ions H+ à travers la membrane interne de la matrice vers l'espace intermembranaire. Cela crée un gradient de protons. Les électrons qui entrent dans la chaîne de transport d'électrons sont dérivés de FADH2 et NADH. Ceux-ci sont synthétisés au cours des étapes respiratoires cellulaires antérieures qui incluent la glycolyse et le cycle TCA.
Figure 01: Chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries
Les complexes I, II et IV sont considérés comme des pompes à protons. Les deux complexes I et II transmettent collectivement des électrons à un transporteur d'électrons connu sous le nom d'ubiquinone qui transfère les électrons au complexe III. Pendant le mouvement des électrons à travers le complexe III, davantage d'ions H+ sont délivrés à travers la membrane interne vers l'espace intermembranaire. Un autre transporteur d'électrons mobile connu sous le nom de Cytochrome C reçoit les électrons qui sont ensuite passés dans le complexe IV. Cela provoque le transfert final des ions H+ dans l'espace intermembranaire. Les électrons sont finalement acceptés par l'oxygène qui est ensuite utilisé pour former de l'eau. Le gradient de force motrice du proton est dirigé vers le complexe final qui est l'ATP synthase qui synthétise l'ATP.
Qu'est-ce que la chaîne de transport d'électrons dans les chloroplastes ?
La chaîne de transport d'électrons qui se déroule à l'intérieur du chloroplaste est communément appelée photophosphorylation. Puisque la source d'énergie est la lumière du soleil, la phosphorylation de l'ADP en ATP est connue sous le nom de photophosphorylation. Dans ce processus, l'énergie lumineuse est utilisée dans la création d'un électron donneur de haute énergie qui s'écoule ensuite selon un schéma unidirectionnel vers un accepteur d'électrons de plus faible énergie. Le mouvement des électrons du donneur à l'accepteur est appelé chaîne de transport d'électrons. La photophosphorylation peut être de deux voies; photophosphorylation cyclique et photophosphorylation non cyclique.
Figure 02: Chaîne de transport d'électrons dans le chloroplaste
La photophosphorylation cyclique se produit essentiellement sur la membrane thylakoïde où le flux d'électrons est initié à partir d'un complexe pigmentaire appelé photosystème I. Lorsque la lumière du soleil tombe sur le photosystème; les molécules absorbant la lumière capteront la lumière et la transmettront à une molécule spéciale de chlorophylle dans le photosystème. Cela conduit à l'excitation et éventuellement à la libération d'un électron de haute énergie. Cette énergie est transmise d'un accepteur d'électrons à l'accepteur d'électrons suivant dans un gradient d'électrons qui est finalement accepté par un accepteur d'électrons d'énergie inférieure. Le mouvement des électrons induit une force motrice protonique qui implique le pompage des ions H+ à travers les membranes. Ceci est utilisé dans la production d'ATP. L'ATP synthase est utilisée comme enzyme au cours de ce processus. La photophosphorylation cyclique ne produit pas d'oxygène ni de NADPH.
Dans la photophosphorylation non cyclique, l'implication de deux photosystèmes se produit. Initialement, une molécule d'eau est lysée pour produire 2H+ + 1/2O2 + 2e– Photosystème II conserve les deux électrons. Les pigments de chlorophylle présents dans le photosystème absorbent l'énergie lumineuse sous forme de photons et la transfèrent à une molécule centrale. Deux électrons sont amplifiés à partir du photosystème qui est accepté par l'accepteur d'électrons primaire. Contrairement à la voie cyclique, les deux électrons ne reviendront pas au photosystème. Le déficit d'électrons dans le photosystème sera comblé par la lyse d'une autre molécule d'eau. Les électrons du photosystème II seront transférés au photosystème I où un processus similaire aura lieu. Le flux d'électrons d'un accepteur à l'autre créera un gradient d'électrons qui est une force motrice de protons utilisée pour synthétiser l'ATP.
Quelles sont les similitudes entre l'ETC dans les mitochondries et les chloroplastes ?
- L'ATP synthase est utilisée dans l'ETC par les mitochondries et les chloroplastes.
- Dans les deux, 3 molécules d'ATP sont synthétisées par 2 protons.
Quelle est la différence entre la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries et les chloroplastes ?
ETC dans les mitochondries vs ETC dans les chloroplastes |
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| La chaîne de transport d'électrons qui se produit dans la membrane interne des mitochondries est connue sous le nom de phosphorylation oxydative ou chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries. | La chaîne de transport d'électrons qui se déroule à l'intérieur du chloroplaste est connue sous le nom de photophosphorylation ou chaîne de transport d'électrons dans le chloroplaste. |
| Type de phosphorylation | |
| La phosphorylation oxydative se produit dans l'ETC des mitochondries. | La photo-phosphorylation se produit dans l'ETC des chloroplastes. |
| Source d'énergie | |
| La source d'énergie de l'ETP dans les mitochondries est l'énergie chimique dérivée des réactions redox.. | ETC dans les chloroplastes utilise l'énergie lumineuse. |
| Emplacement | |
| ETC dans les mitochondries a lieu dans les crêtes des mitochondries. | ETC dans les chloroplastes a lieu dans la membrane thylakoïde du chloroplaste. |
| Co-enzyme | |
| NAD et FAD impliquent l'ETC des mitochondries. | NADP implique l'ETC des chloroplastes. |
| Gradient de protons | |
| Le gradient de protons agit de l'espace intermembranaire jusqu'à la matrice lors de l'ETC des mitochondries. | Le gradient de protons agit de l'espace thylakoïde au stroma du chloroplaste pendant l'ETC des chloroplastes. |
| Accepteur d'électrons final | |
| L'oxygène est l'accepteur final d'électrons de l'ETC dans les mitochondries. | La chlorophylle dans la photophosphorylation cyclique et le NADPH+ dans la photophosphorylation non cyclique sont les accepteurs finaux d'électrons dans l'ETC dans les chloroplastes. |
Résumé - Chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries vs chloroplastes
La chaîne de transport d'électrons qui se produit dans la membrane thylakoïde du chloroplaste est connue sous le nom de photo-phosphorylation puisque l'énergie lumineuse est utilisée pour piloter le processus. Dans les mitochondries, la chaîne de transport d'électrons est connue sous le nom de phosphorylation oxydative où les électrons de NADH et FADH2 dérivés de la glycolyse et du cycle TCA sont convertis en ATP via un gradient de protons. C'est la principale différence entre l'ETC dans les mitochondries et l'ETC dans les chloroplastes. Les deux processus utilisent l'ATP synthase lors de la synthèse de l'ATP.
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