Šiame palyginime nagrinėjami esminiai mitochondrijų ir chloroplastų, dviejų pagrindinių energiją konvertuojančių eukariotinių ląstelių organelių, skirtumai ir panašumai. Nors abu turi savo DNR ir dvigubas membranas, jie atlieka priešingus vaidmenis biologiniame anglies cikle per ląstelių kvėpavimą ir fotosintezę.
Specializuotos organelės, atsakingos už adenozino trifosfato (ATP) gamybą beveik visose eukariotinėse ląstelėse per ląstelių kvėpavimą.
Chlorofilo turinčios organelės, kurios fotosintezės metu fiksuoja šviesos energiją cukrų sintezei.
| Funkcija | Mitochondrijos | Chloroplastas |
|---|---|---|
| Pagrindinė funkcija | ATP gamyba (ląstelių kvėpavimas) | Gliukozės sintezė (fotosintezė) |
| Energijos transformacija | Cheminė energija ATP | Šviesos energija cheminei energijai |
| Ląstelių atsiradimas | Visi aerobiniai eukariotai | Tik augalai ir dumbliai |
| Vidinė struktūra | Kristalas ir matrica | Tilakoidai, grana ir stroma |
| Įvesties reikalavimai | Deguonis ir gliukozė | Anglies dioksidas, vanduo ir saulės šviesa |
| Šalutiniai produktai | Anglies dioksidas ir vanduo | Deguonis ir gliukozė |
| Metabolinis kelias | Katabolinis (skaido molekules) | Anaboliniai (kaupia molekules) |
| pH gradientas | Tarpmembraninė erdvė (rūgštinė) | Tilakoido liumenas (rūgštinis) |
Mitochondrijos atlieka ląstelinį kvėpavimą – katabolinį procesą, kurio metu iš organinių molekulių išgaunama energija ir gaminamas ATP. Tuo tarpu chloroplastai vykdo fotosintezę – anabolinį procesą, kurio metu šviesa neorganinėms molekulėms sujungti į energijos turtingą gliukozę. Šie du procesai iš esmės veikia kaip vienas kito veidrodiniai atspindžiai pasaulinėje ekosistemoje.
Nors abi organelės turi dvigubos membranos sistemą, jų vidinis išdėstymas labai skiriasi, kad atitiktų jų funkcijas. Mitochondrijos naudoja labai sulankstytas vidines membranas, vadinamas kristomis, kad maksimaliai padidintų elektronų pernašos grandinių paviršiaus plotą. Chloroplastai turi papildomą trečią membranų sistemą, sudarytą iš suplokštėjusių maišelių, vadinamų tilakoidais, kuriuose vyksta nuo šviesos priklausomos reakcijos.
Manoma, kad abi organelės atsirado iš senovės simbiotinių bakterijų endosimbiozės būdu. Šią bendrą istoriją įrodo faktas, kad abi turi savo žiedinę DNR, ribosomas ir gebėjimą replikuotis nepriklausomai nuo branduolio. Mitochondrijos greičiausiai išsivystė iš proteobakterijų, o chloroplastai – iš melsvabakterų.
Mitochondrijose Krebso ciklas vyksta centrinėje matricoje, o elektronų pernašos grandinė yra įterpta į vidinę membraną. Chloroplastuose lygiavertės anglies fiksavimo reakcijos (Kalvino ciklas) vyksta skysčio stromoje, o šviesos surinkimo mechanizmas yra tilakoidų membranose.
Augaluose vietoj mitochondrijų yra chloroplastai.
Tai neteisinga; augalai turi abi organeles. Nors chloroplastai gamina cukrų iš saulės šviesos, augalams vis tiek reikia mitochondrijų, kad šis cukrus būtų suskaidytas į tinkamą ATP ląstelių veiklai.
Mitochondrijos ir chloroplastai gali išgyventi už ląstelės ribų.
Nors jie turi savo DNR, per milijardus metų jie prarado daug esminių genų, perkeltų į ląstelės branduolį. Dabar jie yra pusiau autonomiški ir visiškai priklauso nuo ląstelės-šeimininkės, kad gautų daugumos baltymų ir maistinių medžiagų.
Elektronų pernašos grandinėje dalyvauja tik mitochondrijos.
Abi organelės naudoja elektronų pernašos grandines. Mitochondrijos jas naudoja oksidacinio fosforilinimo metu, o chloroplastai – šviesos priklausomų fotosintezės reakcijų metu, kad susidarytų ATP ir NADPH.
Chloroplastai yra vienintelės pigmentuotos organelės.
Nors chloroplastai yra garsiausi, jie priklauso platesnei plastidų šeimai. Kiti plastidai, pavyzdžiui, chromoplastai, suteikia vaisiams raudoną arba geltoną spalvą, o leukoplastai yra bespalviai ir kaupia krakmolą.
Mitochondrijos yra universalios jėgainės, teikiančios energiją ląstelių darbui beveik visose gyvybės formose, o chloroplastai yra specializuoti saulės generatoriai, randami tik gaminančiuose organizmuose. Mitochondrijas galite įsivaizduoti kaip variklį, deginantį judėjimui reikalingą kurą, o chloroplastus – kaip gamyklą, kuri gamina tą kurą nuo nulio.
Šiame palyginime išsamiai aprašomi du pagrindiniai ląstelių kvėpavimo keliai, priešpriešinant aerobinius procesus, kuriems maksimaliam energijos kiekiui gauti reikalingas deguonis, su anaerobiniais procesais, vykstančiais deguonies stokojančioje aplinkoje. Šių medžiagų apykaitos strategijų supratimas yra labai svarbus norint suprasti, kaip skirtingi organizmai ir net skirtingos žmogaus raumenų skaidulos skatina biologines funkcijas.
Šis palyginimas paaiškina ryšį tarp antigenų – molekulinių signalizuojančių apie svetimkūnių buvimą – ir antikūnų – specializuotų baltymų, kuriuos imuninė sistema gamina jiems neutralizuoti. Šios „rakto ir spynos“ sąveikos supratimas yra esminis dalykas norint suprasti, kaip organizmas atpažįsta grėsmes ir sukuria ilgalaikį imunitetą per sąlytį ar skiepijimąsi.
Šiame palyginime nagrinėjami skirtingi apdulkinimo ir apvaisinimo biologiniai vaidmenys augalų dauginime. Nors apdulkinimas apima fizinį žiedadulkių perdavimą tarp reprodukcinių organų, apvaisinimas yra vėlesnis ląstelinis įvykis, kai genetinė medžiaga susilieja ir sukuria naują organizmą, pažymėdama du esminius, tačiau atskirus augalo gyvenimo ciklo etapus.
Šiame palyginime išsamiai aprašomi arterijų ir venų, dviejų pagrindinių žmogaus kraujotakos sistemos kanalų, struktūriniai ir funkciniai skirtumai. Nors arterijos yra skirtos apdoroti aukšto slėgio deguonies prisotintą kraują, tekantį iš širdies, venos specializuojasi deguonies neturinčio kraujo grąžinimui esant žemam slėgiui, naudodamos vienkrypčių vožtuvų sistemą.
Šiame palyginime nagrinėjamas esminis biologinis skirtumas tarp autotrofų, kurie gamina savo maistines medžiagas iš neorganinių šaltinių, ir heterotrofų, kurie energijai gauti turi vartoti kitus organizmus. Šių vaidmenų supratimas yra būtinas norint suprasti, kaip energija teka per pasaulio ekosistemas ir palaiko gyvybę Žemėje.
