ミトコンドリアと葉緑体の決定的な違いは、ミトコンドリアは真核細胞でエネルギーを生産する膜結合型の小器官であり、葉緑体は真核細胞で植物や藻類の光合成を行う小器官であるということである。

ミトコンドリアと葉緑体は、ともに真核細胞の2大器官である。実は、真核生物の細胞の発電機なのだ。この2つのオルガネラは、自己複製能力、円形DNAの存在、リボソームに似たリボソームなど、共生細菌細胞と構造的な特徴をいくつか持っています。このような共通点から、ミトコンドリアと葉緑体は共生する小さなバクテリアから進化したと考えられています。この現象を説明する理論が「共生」である。さらに、両オルガネラは真核細胞のエネルギー代謝に活発に関与していることから、構造的にも機能的にも共通する部分がある。しかし、ミトコンドリアと葉緑体の間には、生理的に大きな違いがある。

カタログ

1.概要と主な違い 2.ミトコンドリアとは 3.葉緑体とは 4.ミトコンドリアと葉緑体の類似点 5.横並び比較～ミトコンドリアと葉緑体の表形式～ 6.まとめ

ミトコンドリア（ミトコンドリア）は何ですか？

ミトコンドリアは、あらゆる種類の真核細胞に存在する、膜に覆われた大きな管状の小器官である。ミトコンドリアの大きさは、バクテリアの細胞の大きさに似ている。ミトコンドリアには、平滑な外膜と折りたたまれた内膜の2つの膜がある。内膜にはクリスターと呼ばれる層が多数あり、ミトコンドリアをストロマと膜間スペースに区分けしている。内膜の内側にあり、ミトコンドリアのDNAや酵素を含む部分が「マトリックス」、内膜と外膜の間にある部分が「膜間空間」であり、「マトリックス」と「膜間空間」の2種類がある。酸化的な代謝を担うタンパク質は、主に内膜に存在するか、内膜に埋め込まれている。

図01：ミトコンドリア

ミトコンドリアの主な機能は、糖を代謝してATPを生産することである。そのため、ミトコンドリアDNAには、酸化的代謝に用いられる必須タンパク質をコード化する特定の遺伝子が含まれている。その結果、ミトコンドリアは、細胞内の他の多くの小器官とは異なり、独自の機能を果たすためのタンパク質を生産する能力を持っているのです。しかし、ミトコンドリアは核の関与がなければ、単独で複製することはできない。これは、核遺伝子の中には、ミトコンドリアの複製を完成させるために必要な成分の生産に不可欠なものがあるからである。そのため、無細胞培養でミトコンドリアを増殖させることはできない。

葉緑体は何ですか？

葉緑体は、植物細胞や緑藻類など、光合成を行う真核細胞だけに存在する膜結合型の大型小器官である。葉緑体はその名の通り、クロロフィルという光合成を行う色素を含んでいます。この色素のおかげで、葉緑体は光を使ってATPや糖を合成することができるのです。そのため、葉緑体を持つ生物は自分で食料を生産することができます。

図02：葉緑体

葉緑体は、ミトコンドリアと同様に2つの膜を持っている。これらの膜のほかに、間質顆粒と呼ばれる閉じた区画を持っている。基底膜は内膜の中にあり、各顆粒は小胞と呼ばれる数個または数枚の円盤状の構造物からなる。シストイドにはクロロフィルが含まれています。ストロマはシストイドを取り囲む液体マトリックスで、光合成に使われる酵素が含まれています。

ミトコンドリアと葉緑体の共通点

• ミトコンドリアと葉緑体は、真核細胞を構成する重要な小器官である。
• どちらのオルガネラも、光合成を行うバクテリアの真核細胞から生まれたと考えられている。
• また、どちらのオルガネラも、オルガネラを取り囲むように2枚の膜がある。
• さらに、この2つのオルガネラは真核細胞のエネルギー生産にも関与している。
• 最も重要なことは、どちらのオルガネラも自分自身のDNAを持っているということだ。

ミトコンドリアと葉緑体の違い

ミトコンドリアは真核細胞でATP（エネルギー）を生産する小器官であり、葉緑体は植物や藻類で光合成を行う小器官である。これがミトコンドリアと葉緑体の決定的な違いなんですね。また、葉緑体はミトコンドリアよりも大きく、より複雑なオルガネラである。また、ミトコンドリアと葉緑体のもう一つの違いは、ミトコンドリアが糖を使ってATPを生産するのに対し、葉緑体は光を使ってATPと糖を生産していることです。

また、ミトコンドリアと葉緑体のもう一つの大きな違いは、これらの小器官を持つ生物であることだ。ミトコンドリアはすべての真核生物に存在するが、葉緑体は植物や緑藻類などの光合成を行う真核生物にしか存在しない。また、葉緑体の内膜が折り畳まれてクリスターを形成しているのとは異なり、ミトコンドリアにはクリスターはない。

以下のインフォグラフィックでは、ミトコンドリアと葉緑体の違いをより詳細に比較しています。

概要 - ミトコンドリア vs. 葉緑体

ミトコンドリアと葉緑体は、真核細胞の重要な小器官である。ただし、ミトコンドリアはすべての真核細胞に存在するが、葉緑体は植物と藻類にしかない。また、ミトコンドリアは真核細胞の動力源でもある。ATPの生成に大きな役割を果たす。一方、葉緑体は、太陽光から得たエネルギーで食物を生産する光合成を行う器官である。しかし、どちらのオルガネラも2枚の膜を持つ。そこで、今回はミトコンドリアと葉緑体の違いについてまとめてみた。

引用

1 ミトコンドリア〉、The cell: a molecular approach.Second edition, US National Library of Medicine, 1 January 1970, available here."Mitochondria and Chloroplasts", Khan Academy, available here.2 "Mitochondria and Chloroplast", Khan Academy