Kluczowa różnica między cyklem glioksylanowym a TCA polega na tym, że cykl glioksylanowy jest szlakiem anabolicznym, w którym glukoza jest wytwarzana z kwasów tłuszczowych, podczas gdy cykl TCA jest szlakiem katabolicznym, który wytwarza znaczną ilość energii do komórek.
Wszystkie żywe organizmy potrzebują energii do utrzymania podstawowych funkcji organizmu. Ludzie i zwierzęta posiadają złożone szlaki metaboliczne, ponieważ zapotrzebowanie na energię jest wysokie. Ale inne organizmy wymagają ograniczonych ilości energii. Cykl TCA to drugi etap oddychania komórkowego wykorzystywany przez organizmy tlenowe do produkcji energii. Cykl glioksylanowy jest odmianą cyklu TCA obecnego w roślinach, bakteriach, grzybach i protistach.
Co to jest cykl glioksylanów?
Cykl glioksylowy to ścieżka anaboliczna występująca w roślinach, bakteriach, grzybach i protistach. Cykl ten opiera się głównie na konwersji acetylo-Co-A do bursztynianu podczas syntezy węglowodanów. Główną rolą cyklu glioksylanowego jest przemiana kwasów tłuszczowych w węglowodany. Cykl glioksylanowy umożliwia komórkom wykorzystanie dwóch związków węgla, takich jak octan, do spełnienia wymagań komórkowych podczas nieobecności cukrów, takich jak glukoza i fruktoza. Cykl glioksylanowy jest zwykle nieobecny u zwierząt; jednak ma to miejsce we wczesnych stadiach embriogenezy u nicieni.
Rysunek 01: Cykl glioksylanów
Cykl działa za pomocą pięciu enzymów: syntazy cytrynianu, akonitazy, dehydrogenazy bursztynianowej, fumarazy i dehydrogenazy jabłczanowej. W roślinach cykl glioksylanowy zachodzi w glioksysomach. Nasiona wykorzystują lipidy jako źródło energii podczas kiełkowania. Oprócz lipidów rośliny wykorzystują również octan jako źródło węgla i energii. Cykl ten jest również korzystny dla indukowania mechanizmów obronnych roślin przed patogenami, takimi jak grzyby. Cykl glioksylanowy pełni inną funkcję w grzybach i bakteriach. Cykl odbywa się głównie w drobnoustrojach chorobotwórczych. Poziomy głównych enzymów cyklu glioksylanowego wzrastają w kontakcie z ludzkim gospodarzem. Dlatego cykl glioksylanowy odgrywa istotną rolę w patogenezie drobnoustrojów. Ze względu na rolę cyklu glioksylanowego w patogennych grzybach i bakteriach, enzymy są celem leczenia chorób.
Co to jest cykl TCA?
Cykl TCA, znany również jako cykl kwasu cytrynowego i cykl Kreba, to seria reakcji enzymatycznych zachodzących w organizmach tlenowych. Cykl TCA uwalnia zmagazynowaną energię poprzez proces utleniania acetylo-Co-A, który pochodzi z węglowodanów, białek i tłuszczów. Nazwa tego cyklu pochodzi od kwasu cytrynowego, który jest również kwasem trójkarboksylowym zużywanym i regenerowanym poprzez sekwencję reakcji prowadzących do zakończenia cyklu. Cykl TCA zużywa octan i wodę, a octan jest zużywany w postaci acetylo-Co-A. Dodatkowo na końcu uwalnia dwutlenek węgla.
Rysunek 02: Cykl TCA
Ten cykl jest realizowany przez osiem enzymów: syntazę cytrynianową, akonitazę, dehydrogenazę izocytrynianową, dehydrogenazę alfa-ketoglutaranu, syntetazę sukcynylo-CoA, dehydrogenazę bursztynianową, fumarazę i dehydrogenazę jabłczanową. Cykl ten ma miejsce u zwierząt, roślin, grzybów i bakterii. U eukariontów ma miejsce w macierzy mitochondriów, a u prokariontów ma miejsce w cytozolu. Dwutlenek węgla jest uwalniany w cyklu TCA jako produkt uboczny. Cząsteczka glukozy jest przekształcana w acetylo-Co-A przed wprowadzeniem do cyklu. Produkty końcowe i produkty pośrednie cyklu TCA są wykorzystywane w metabolizmie lipidów, aminokwasów, białek i glukozy.
Jakie są podobieństwa między cyklem glioksylanu i TCA?
- Pięć popularnych enzymów, syntaza cytrynianowa, akonitaza, dehydrogenaza bursztynianowa, fumaraza i dehydrogenaza jabłczanowa, jest stosowanych w obu cyklach.
- Oba cykle łączą się z acetylo-Co-A w celu wytworzenia jabłczanu, który jest katalizowany przez syntazę jabłczanową.
- Octan jest przekształcany w acetylo-CoA w obu cyklach.
- Oba cykle to zamknięte pętle, w których ostatnia część ścieżki regeneruje związek użyty w pierwszym kroku.
Jaka jest różnica między cyklem glioksylanu a TCA?
Kluczowa różnica między cyklem glioksylanowym a TCA polega na tym, że cykl glioksylanowy jest szlakiem anabolicznym, podczas gdy cykl TCA jest szlakiem katabolicznym. W cyklu glioksylanowym izocytrynian jest przekształcany w bursztynian i glioksylan przez enzym liazę izocytrynianową zamiast alfa-ketoglutaranu w cyklu TCA.
Poniższa infografika przedstawia różnice między cyklem glioksylanu i TCA w formie tabelarycznej do porównania.
Podsumowanie – cykl glioksylan kontra TCA
Wymagania energetyczne różnych organizmów różnią się w zależności od złożoności organizmu. Cykl TCA to drugi etap oddychania komórkowego, w którym zachodzi szereg reakcji enzymatycznych podczas wytwarzania energii. Cykl glioksylanowy jest specjalną odmianą cyklu TCA. Wykorzystuje to dwa związki węgla pod nieobecność glukozy. Występuje tylko w roślinach, bakteriach, grzybach i protistach. Cykl TCA składa się z pięciu etapów reakcji opartych na enzymach, a cykl glioksylanowy składa się z ośmiu etapów reakcji opartych na enzymach. Oba cykle łączą się z acetylo-Co-A, tworząc jabłczan, który jest katalizowany przez syntazę jabłczanową. Oto podsumowanie różnicy między cyklem glioksylanowym a TCA.
