¿Cuál es la diferencia entre la quimiosmosis en las mitocondrias y los cloroplastos?

Que diferencia principal entre la quimiosmosis en mitocondrias y cloroplastos es que en la quimiosmosis mitocondrial la fuente de energía son las moléculas de alimento mientras que la fuente de energía para la quimiosmosis en los cloroplastos se recibe de una fuente de luz.

La quimiosmosis es el movimiento de iones de un lado de una membrana biológica semipermeable al otro a través de un gradiente electroquímico. El gradiente deja pasar los iones de forma pasiva con la ayuda de proteínas incrustadas en la membrana. Esto ayuda a que los iones se muevan de un área de mayor concentración a un área de menor concentración. Este proceso es similar a la ósmosis, pero involucra iones que se mueven a través de las membranas por un gradiente.

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CONTENIDO

1. Descripción general y diferencia clave
2. ¿Qué es la quimiosmosis en las mitocondrias?
3. ¿Qué es la quimiosmosis en los cloroplastos?
4. Similitudes: quimiosmosis en mitocondrias y cloroplastos
5. Quimiosmosis en mitocondrias vs. cloroplastos en forma tabular
6. Resumen: quimiosmosis en mitocondrias frente a cloroplastos

¿Qué es la quimiosmosis en las mitocondrias?

La quimiosmosis en las mitocondrias es el bombeo de protones a través de canales especiales en las membranas de las mitocondrias desde la membrana interna hasta la membrana externa. Durante este proceso, los transportadores de electrones NADH y FADH donan electrones a la cadena de transporte de electrones. Estos electrones realizan cambios conformacionales en las proteínas para que puedan bombear iones H+ a través de una membrana selectivamente permeable. Una distribución desigual de iones H+ a través de la membrana provoca una diferencia en la concentración y el gradiente electroquímico. Por lo tanto, los iones de hidrógeno cargados positivamente se mueven y agregan en un lado de la membrana. Muchos iones se mueven a través de las regiones no polares de las membranas de fosfolípidos con la ayuda de los canales iónicos. Esto hace que los iones de hidrógeno en la matriz atraviesen la membrana mitocondrial interna con la ayuda de una proteína de membrana llamada ATP sintasa. Esta proteína utiliza la energía potencial en el gradiente de iones de hidrógeno para agregar un fosfato a ADP, formando ATP.

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Figura 01: Quimiosmosis en mitocondrias

La quimiosmosis crea la mayor parte del ATP durante la descomposición aeróbica de la glucosa. La producción de ATP en las mitocondrias a través de la quimiosmosis se conoce como fosforilación oxidativa. Al final de este proceso, los electrones ayudan a reducir las moléculas de oxígeno en iones de oxígeno. Los electrones adicionales del oxígeno interactúan con los iones H+ para formar agua.

¿Qué es la quimiosmosis en los cloroplastos?

La quimiosmosis en los cloroplastos es el movimiento de protones para producir ATP en las plantas. En los cloroplastos, la quimiosmosis tiene lugar en el tilacoide. Thylakoid cosecha luz y sirve como un sitio para reacciones de luz durante la fotosíntesis. Las reacciones de luz producen ATP a través de la quimiosmosis. El complejo de antenas Photosystem II recibe los fotones de la luz solar. Esto excita los electrones a un nivel de energía más alto. Luego, los electrones se transportan a lo largo de la cadena de transporte de electrones, y los protones se bombean activamente a través de la membrana del tilacoide hacia la luz del tilacoide.

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Figura 02: Quimiosmosis en cloroplastos.

Con la ayuda de una enzima ATP sintasa, los protones fluyen a favor de un gradiente electroquímico. El ATP se forma por fosforilación de ADP a ATP. Estos electrones de la primera reacción a la luz alcanzan el fotosistema I y luego alcanzan un nivel de energía más alto a través de la energía de la luz y son recibidos por un aceptor de electrones. Esto reduce NADP+ a NADPH. La oxidación del agua, que se divide en protones y oxígeno, reemplaza los electrones perdidos del fotosistema II. Para producir una molécula de oxígeno, los fotosistemas I y II absorben al menos diez fotones. Aquí, cuatro electrones se mueven a través de los fotosistemas, creando dos moléculas de NAPDH.

¿Cuáles son las diferencias de similitud entre la quimiosmosis en las mitocondrias y los cloroplastos?

• La quimiosmosis en mitocondrias y cloroplastos tiene la misma teoría: mueve iones a través de una membrana semipermeable a lo largo de un gradiente electroquímico.
• Ambos utilizan fuentes de alta energía para el proceso de quimiosmosis.
• Los iones de hidrógeno o protones se difunden a través de las membranas.
• Ambos producen ATP.
• Además, ambos utilizan proteínas de membrana y la enzima ATP sintasa.

¿Cuál es la diferencia entre la quimiosmosis en las mitocondrias y los cloroplastos?

En la quimiosmosis mitocondrial, las moléculas de los alimentos son la fuente de energía, mientras que en la quimiosmosis de los cloroplastos, la fuente de energía es la luz solar. Entonces, esta es la diferencia clave entre la quimiosmosis en las mitocondrias y los cloroplastos. Además, en las mitocondrias, la quimiosmosis se produce a través de la membrana mitocondrial interna, mientras que en el cloroplasto, la quimiosmosis se produce en la luz de los tilacoides. También en las mitocondrias, el ATP se genera en la matriz de las mitocondrias, mientras que en los cloroplastos, el ATP se genera fuera del tilacoide.

La siguiente infografía muestra las diferencias entre la quimiosmosis en las mitocondrias y los cloroplastos en forma tabular para una comparación directa..

Resumen: quimiosmosis en mitocondrias frente a cloroplastos

La quimiosmosis es el movimiento de iones de un lado de la membrana biológica semipermeable al otro a través de un gradiente electroquímico. La quimiosmosis en las mitocondrias es el bombeo de protones a través de canales especiales en las membranas de las mitocondrias desde la membrana interna hasta la membrana externa. La quimiosmosis en los cloroplastos es el movimiento de protones para producir ATP en las plantas. En el cloroplasto, la quimiosmosis tiene lugar en el tilacoide. Ambos procesos implican la creación de ATP usando energía. En las mitocondrias, la fuente de energía proviene de la reacción redox durante el metabolismo de las moléculas de los alimentos, mientras que en los cloroplastos, la fuente de energía es la luz. Entonces, esto resume la diferencia entre la quimiosmosis en las mitocondrias y los cloroplastos.

Relación:

1. "Ósmosis química". Artículos de biología, tutoriales y diccionario en línea, 21 de diciembre de 2021.
2. "7.4B: Quimiosmosis y fosforilación oxidativa". Biología LibreTexts, Libretexts, 19 de marzo de 2021

Imagen de cortesía:

1. "Cadena de transporte de electrones mitocondriales" por Usuario: Rozzychan - http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Etc2.png (CC BY-SA 2.5) a través de Commons Wikimedia
2. "Transferencia quimiosmótica de protones" por Darekk2 - Trabajo propio (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia