Kluczową różnicą między cyklem glikolizy Krebsa a łańcuchem transportu elektronów jest wydajność netto. Glikoliza wytwarza dwa pirogroniany, dwa ATP i dwa NADH, podczas gdy cykl Krebsa wytwarza dwa dwutlenek węgla, trzy NADH, jeden FADH2,i jeden ATP. Z drugiej strony łańcuch transportu elektronów wytwarza trzydzieści cztery ATP i jedną cząsteczkę wody.
Oddychanie komórkowe to seria reakcji metabolicznych zachodzących w komórkach organizmów w celu przekształcenia energii chemicznej z tlenu lub składników odżywczych w ATP i uwolnienia produktów odpadowych. Zwykle obejmuje składniki odżywcze, takie jak węglowodany, kwasy tłuszczowe i białka. Najpopularniejszym środkiem utleniającym dostarczającym energię chemiczną jest tlen cząsteczkowy. Ta energia chemiczna zmagazynowana w ATP napędza procesy wymagające energii, takie jak biosynteza, poruszanie się lub transport cząsteczek przez błony komórkowe. Oddychanie komórkowe jest jednym ze sposobów, w jaki komórka uwalnia energię chemiczną, która napędza aktywność komórkową. Reakcje te zachodzą w szeregu szlaków biochemicznych. Glikoliza, cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów, które są reakcjami redoks, to te szlaki.
Co to jest glikoliza?
Glikoliza to szlak metaboliczny, który przekształca glukozę w pirogronian. Proces ten odbywa się w cytoplazmie. Jest to pierwszy etap rozkładu glukozy w celu pozyskania energii w procesie metabolizmu komórkowego. Glikoliza jest również znana jako pierwszy etap oddychania komórkowego. Glikoliza składa się z szeregu reakcji ekstrakcji energii, która obejmuje rozszczepienie cząsteczki sześciowęglowej; glukoza do cząsteczek trójwęglowych; pirogroniany. Podczas tego procesu uwolniona energia jest wykorzystywana do produkcji wysokoenergetycznych cząsteczek, takich jak trifosforan adenozyny (ATP) i dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NADH).
Rysunek 01: Glikoliza
Ścieżka glikolizy składa się z dziesięciu reakcji katalizowanych przez dziesięć różnych enzymów. Ten szlak metaboliczny nie wymaga tlenu, dlatego uważany jest za szlak beztlenowy. Ścieżka glikolizy ma dwie oddzielne fazy: fazę przygotowawczą, w której ATP jest zużywane, i fazę spłaty, w której wytwarzany jest ATP. Każda faza składa się z pięciu kroków. W fazie przygotowawczej ma miejsce pięć pierwszych etapów – zużywają energię na przekształcenie glukozy w trójwęglowe fosforany cukrów. Faza spłacania obejmuje pięć ostatnich etapów, w których następuje zysk netto cząsteczek bogatych w energię. Ponieważ glukoza prowadzi do dwóch cukrów triozowych podczas fazy przygotowawczej, każda reakcja w fazie spłaty zachodzi dwa razy na cząsteczkę glukozy. W związku z tym uzyskuje się dwie cząsteczki NADH i cztery cząsteczki ATP. Zysk netto glikolizy obejmuje dwie cząsteczki pirogronianu, dwie cząsteczki NADH i dwie cząsteczki ATP.
Co to jest cykl Krebsa?
Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego lub cykl kwasu trikarboksylowego) to seria reakcji chemicznych uwalniających zmagazynowaną energię poprzez utlenianie acetylo-co-A, dwuwęglowej grupy acetylowej, która pochodzi z węglowodanów, białek i tłuszczów. Pirogronian, który jest wytwarzany podczas glikolizy, przekształca się w acetylo-ko-A.
Rysunek 02: Cykl Krebsa
Cykl Krebsa odbywa się w macierzy mitochondriów eukariontów oraz w cytoplazmie prokariontów. Ten cykl jest ścieżką w pętli zamkniętej, która obejmuje osiem kroków. Tutaj ostatnia część ścieżki przekształca czterowęglową cząsteczkę, szczawiooctan, która jest wykorzystywana w pierwszym etapie. W tym szlaku metabolicznym spożyty kwas cytrynowy jest regenerowany w sekwencji reakcji kończących cykl. Cykl Krebsa początkowo zużywa acetylo-co-A i wodę, redukując dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD+) do NADH. W rezultacie powstaje dwutlenek węgla. Cykl Krebsa ostatecznie wytwarza dwie cząsteczki dwutlenku węgla, jedną GTP lub ATP, trzy cząsteczki NADH i jedną FADH2 Osiem etapów tej serii cykli obejmuje reakcje redoks, dehydratacji, hydratacji i dekarboksylacji. Cykl Krebsa jest uważany za ścieżkę tlenową, ponieważ używany jest tlen.
Co to jest łańcuch transportu elektronów?
Łańcuch transportu elektronów (ETC) to ścieżka składająca się z szeregu kompleksów białkowych, które przenoszą elektrony z donorów elektronów do akceptorów elektronów poprzez reakcje redoks. Powoduje to gromadzenie się jonów wodorowych w macierzy mitochondriów. ETC ma miejsce w wewnętrznej błonie mitochondriów. Tutaj powstaje gradient stężenia, w którym jony wodoru dyfundują z matrycy przechodząc przez enzym syntazy ATP. To fosforyluje ADP wytwarzając ATP.
Rysunek 03: Łańcuch transportu elektronów
ETC to ostatni etap oddychania tlenowego, w którym elektrony przechodzą z jednego kompleksu do drugiego, redukując tlen cząsteczkowy w celu wytworzenia wody. W ten szlak zaangażowane są cztery kompleksy białkowe. Są one oznaczone jako kompleks I, kompleks II, kompleks III i kompleks IV. Unikalną cechą ETC jest obecność pompy protonowej, która tworzy gradient protonów w błonie mitochondrialnej. Innymi słowy, elektrony są transportowane z NADH i FADH2 do tlenu cząsteczkowego. Tutaj protony są pompowane z matrycy do wewnętrznej błony mitochondriów, a tlen jest redukowany do wody. Zysk netto ETC obejmuje trzydzieści cztery cząsteczki ATP i jedną cząsteczkę wody.
Jakie są podobieństwa między cyklem Krebsa glikolizy a łańcuchem transportu elektronów?
- Glikoliza, cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów to trzy etapy związane z oddychaniem komórkowym.
- Wszystkie trzy szlaki są za pośrednictwem enzymów.
- Te ścieżki wytwarzają ATP.
- Cykl Krebsa i ETC to ścieżki tlenowe.
- Glikoliza i cykl Krebsa wytwarzają NADH.
- Zarówno cykl Krebsa, jak i ETC mają miejsce w mitochondriach.
Jaka jest różnica między cyklem Krebsa glikolizy a łańcuchem transportu elektronów?
Glikoliza wytwarza dwa pirogroniany, dwa ATP i dwa NADH, podczas gdy cykl Krebsa wytwarza dwa dwutlenek węgla, trzy NADH, jeden FADH2 i jeden ATP. Łańcuch transportu elektronów wytwarza trzydzieści cztery ATP i jedną cząsteczkę wody. Jest to kluczowa różnica między cyklem glikolizy Krebsa a łańcuchem transportu elektronów. Glikoliza składa się z dziesięciu etapów, które obejmują dziesięć różnych enzymów i jest sekwencją liniową, podczas gdy cykl Krebsa składa się z ośmiu etapów i jest to ścieżka o zamkniętej pętli, w której ostatnia część szlaku przekształca cząsteczkę, która jest używana w pierwszym etapie. Z drugiej strony, łańcuch transportu elektronów to seria reakcji, które składają się z czterech kompleksów białkowych i są również sekwencją liniową. Jest to kolejna różnica między cyklem glikolizy Krebsa a łańcuchem transportu elektronów. Ponadto glikoliza zużywa ATP, podczas gdy cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów nie zużywają ATP. Kolejną różnicą między cyklem glikolizy Krebsa a łańcuchem transportu elektronów jest to, że glikoliza jest szlakiem beztlenowym, podczas gdy cykl Krebsa i ETC są szlakami tlenowymi.
Poniższa infografika przedstawia różnice między cyklem glikolizy Krebsa a łańcuchem transportu elektronów w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – Glikoliza a cykl Krebsa a łańcuch transportu elektronów
Oddychanie komórkowe jest jednym ze sposobów, w jaki komórka uwalnia energię chemiczną do paliwa potrzebnego do aktywności komórkowej. Obejmuje to trzy szlaki biochemiczne: glikolizę, cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów. Glikoliza to szlak metaboliczny, który przekształca glukozę w pirogronian. Jest to szlak beztlenowy, który zachodzi w cytoplazmie. Glikoliza jest również znana jako pierwszy etap oddychania komórkowego. Szlak glikolizy składa się z dziesięciu reakcji katalizowanych przez dziesięć różnych enzymów. Cykl Krebsa to seria reakcji chemicznych uwalniających zmagazynowaną energię poprzez utlenianie acetylo-co-A, dwuwęglowej grupy acetylowej. Cykl Krebsa odbywa się w macierzy mitochondriów. Jest to ścieżka o zamkniętej pętli, która obejmuje osiem kroków. Cykl Krebsa jest drugim etapem oddychania komórkowego i jest ścieżką tlenową. Łańcuch transportu elektronów to ścieżka składająca się z szeregu kompleksów białkowych, które przenoszą elektrony z donorów elektronów do akceptorów elektronów poprzez reakcje redoks. Jest to również ścieżka tlenowa, która odbywa się w wewnętrznej błonie mitochondriów. W ten sposób podsumowuje to różnicę między cyklem glikolizy Krebsa a łańcuchem transportu elektronów.
