Chloroplast en mitochondriën: wat zijn de overeenkomsten en verschillen?

Zowel de chloroplast als het mitochondrion zijn organellen die voorkomen in de cellen van planten, maar alleen mitochondriën worden gevonden in dierlijke cellen. De functie van chloroplasten en mitochondriën is het opwekken van energie voor de cellen waarin ze leven. De structuur van beide organeltypen omvat een binnen- en een buitenmembraan. De verschillen in structuur voor deze organellen zijn te vinden in hun machines voor energieconversie.

Chloroplasten zijn waar fotosynthese plaatsvindt in foto-autotrofe organismen zoals planten. In de chloroplast bevindt zich chlorofyl, dat zonlicht vangt. Vervolgens wordt de lichtenergie gebruikt om water en koolstofdioxide te combineren, waarbij de lichtenergie wordt omgezet in glucose, dat vervolgens door de mitochondriën wordt gebruikt om ATP-moleculen te maken. Het chlorofyl in de chloroplast geeft planten hun groene kleur.

Het primaire doel van een mitochondrion (meervoud: mitochondria) in een eukaryoot organisme is het leveren van energie voor de rest van de cel. In de mitochondriën worden de meeste adenosinetrifosfaat (ATP)-moleculen van de cel geproduceerd, via een proces dat

• Chloroplasten hebben een ellipsvormige vorm, die symmetrisch is over drie assen.
• mitochondriën zijn over het algemeen langwerpig, maar hebben de neiging om na verloop van tijd snel van vorm te veranderen.

mitochondriën: Het binnenmembraan van een mitochondrion is ingewikkeld in vergelijking met de chloroplast. Het is bedekt met cristae gecreëerd door meerdere vouwen van het membraan om het oppervlak te maximaliseren.

Het mitochondrion gebruikt het enorme oppervlak van het binnenmembraan om veel chemische reacties uit te voeren. De chemische reacties omvatten het uitfilteren van bepaalde moleculen en het hechten van andere moleculen aan transporteiwitten. De transporteiwitten zullen geselecteerde molecuultypen in de matrix dragen, waar zuurstof wordt gecombineerd met voedselmoleculen om energie te creëren.

Chloroplasten: De binnenstructuur van chloroplasten is complexer dan die van mitochondriën.

Binnen het binnenmembraan is het chloroplast-organel samengesteld uit stapels thylakoïde zakken. De stapels zakken zijn met elkaar verbonden door stromale lamellen. De stromale lamellen houden de thylakoïde stapels op vaste afstanden van elkaar.

Chlorofyl bedekt elke stapel. Het chlorofyl zet zonlichtfotonen, water en koolstofdioxide om in suiker en zuurstof. Dit chemische proces wordt fotosynthese genoemd.

Fotosynthese initieert de vorming van adenosinetrifosfaat in het stroma van de chloroplast. Stroma is een halfvloeibare substantie die de ruimte rond de thylakoïde stapels en stromale lamellen vult.

De matrix van mitochondriën bevat een keten van ademhalingsenzymen. Deze enzymen zijn uniek voor de mitochondriën. Ze zetten pyrodruivenzuur en andere kleine organische moleculen om in ATP. Verminderde mitochondriale ademhaling kan samenvallen met hartfalen bij ouderen.

Mitochondriën en chloroplasten zetten beide energie van buiten de cel om in een vorm die bruikbaar is voor de cel.

Een andere overeenkomst is dat zowel mitochondriën als chloroplasten een hoeveelheid DNA bevatten (hoewel het meeste DNA in de celkern wordt gevonden). Belangrijk is dat het DNA in mitochondriën en chloroplasten niet hetzelfde is als het DNA in de kern, en deDNA in de mitochondriën en chloroplasten is cirkelvormig, dat is ook de vorm van DNA in prokaryoten (eencellige organismen zonder kern). Het DNA in de kern van een eukaryoot is opgerold in de vorm van chromosomen.

De vergelijkbare DNA-structuur in mitochondriën en chloroplasten wordt verklaard door de theorie van endosymbiose, die oorspronkelijk werd voorgesteld door Lynn Margulis in haar werk uit 1970 "The Origin of Eukaryotische cellen."

Volgens de theorie van Margulis kwam de eukaryote cel voort uit de samenvoeging van symbiotische prokaryoten. In wezen voegden een grote cel en een kleinere, gespecialiseerde cel zich samen en evolueerden uiteindelijk tot één cel, met de kleinere cellen, beschermd in de grotere cellen, wat het voordeel biedt van meer energie voor beide. Die kleinere cellen zijn de mitochondriën en chloroplasten van vandaag.

Deze theorie verklaart waarom de mitochondriën en chloroplasten nog steeds hun eigen onafhankelijke DNA hebben: het zijn overblijfselen van wat vroeger individuele organismen waren.