Kluczowa różnica – glikoliza a cykl TCA
Oddychanie to proces, który obejmuje szereg reakcji, które są połączone reakcjami utleniania i redukcji oraz przenoszeniem elektronów. Pod koniec oddychania organizmy wytwarzają energię do wykorzystania w procesach metabolicznych. Ta energia jest produkowana w postaci ATP (waluta energetyczna komórek). Podczas oddychania tlenowego cząsteczki tlenu działają jako końcowe akceptory elektronów i są redukowane do produkcji wody. Tworzy to gradient elektrochemiczny, który napędza syntezę ATP. Oddychanie tlenowe składa się z trzech głównych faz, w których cząsteczki węgla są przegrupowywane poprzez serię reakcji katalizowanych enzymami, aby uzyskać ATP. Pierwsza faza, wspólna dla tlenowców i beztlenowców, to szlak glikolityczny, w którym substrat cukrowy, głównie glukoza, jest katabolizowany do dwóch cząsteczek pirogronianu. Ta konwersja wytwarza dwie cząsteczki ATP i dwie cząsteczki NADH. Druga faza to cykl kwasów trikarboksylowych (TCA), który jest centralnym punktem, w którym łączą się produkty pośrednie wszystkich szlaków metabolicznych, przyczyniając się do produkcji energii poprzez wytwarzanie NADH, FADH2 i dwóch cząsteczek CO2poprzez reakcje utleniania-redukcji. Cykl TCA ma miejsce tylko w aerobach. W obu tych procesach w celu wytworzenia energii zachodzi fosforylacja na poziomie substratu. Kluczową różnicą między glikolizą a cyklem TCA jest to, że glikoliza zachodzi w cytoplazmie, podczas gdy cykl TCA występuje w mitochondriach.
Co to jest glikoliza?
Glikoliza, inaczej ścieżka Embden-Meyerhof, jest pierwszym etapem produkcji energii i zachodzi w cytozolu zarówno tlenowców, jak i beztlenowców. Jest to procedura reakcji katalizowana enzymem, składająca się z dziesięciu etapów reakcji. W glikolizie cząsteczki cukru są fosforylowane i uwięzione w komórce, aby katabolizować do dwóch cząsteczek pirogronianu (trzy związki węgla), które są końcowymi produktami glikolizy.
Etapy glikolizy
Ma trzy główne etapy:
Etap przygotowawczy
Na tym etapie pozostałości cukru, które zawierają sześć atomów węgla, są fosforylowane i uwięzione w komórce. Faza przygotowawcza to faza wymagająca energii, w której wykorzystywane są dwie cząsteczki ATP.
Etap dekoltu
Podczas tej fazy cząsteczka 6-węglowa jest rozszczepiana na dwie fosforylowane reszty 3-węglowe.
Spłata Etap
To jest ostatni etap glikolizy, w którym syntetyzowane są ATP i NADH. Dla każdego 6-węglowego substratu cukrowego wytwarzane są 4 cząsteczki ATP, 2 cząsteczki NADH i 2 cząsteczki pirogronianu; jest to zatem faza glikolizy wytwarzająca energię.
Rysunek 01: Glikoliza
Ogólna reakcja glikolizy
Glukoza + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Pirogronian + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Produkcja netto ATP=2ATP
Co to jest cykl TCA?
Cykl TCA, zwany również cyklem kwasu cytrynowego lub cyklem Krebsa, odbywa się w macierzy mitochondriów. Jest częścią oddychania tlenowego; stąd ma to miejsce tylko w aerobach. Cykl TCA to cykliczny, katalizowany enzymatycznie szlak, w którym 4-węglowy substrat (kwas szczawiooctowy) przyjmuje 2-węglowy acetylo-CoA w celu uzyskania 6-węglowej cząsteczki (cytrynian). Cytrynian przechodzi cykliczny szlak metaboliczny, wytwarzając dwie cząsteczki dwutlenku węgla, dwie cząsteczki NADH, jedną cząsteczkę FADH2i jedną cząsteczkę GTP. Podstawową funkcją cyklu TCA jest pozyskiwanie elektronów o wysokiej energii z paliw węglowych. Te wysokoenergetyczne elektrony są następnie przenoszone do łańcucha transportu elektronów, który jest ostatnim etapem oddychania tlenowego do syntezy ATP. Cykl TCA działa również jako ostatni wspólny szlak utleniania węglowodanów, aminokwasów, kwasów tłuszczowych i nukleotydów. Węglowodany i kwasy tłuszczowe wchodzą w cykl TCA jako acetylokoenzym A, podczas gdy aminokwasy wchodzą w cykl TCA jako α – ketoglutaran, a nukleotydy jako fumaran.
Rysunek 02: Cykl TCA
Ogólna reakcja cyklu TCA
Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + PKB + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Jakie są podobieństwa między glikolizą a cyklem TCA?
- Glikoliza i cykl TCA składają się z serii reakcji katalizowanych enzymami.
- W obu procesach zachodzi fosforylacja na poziomie substratu.
- Oba procesy wytwarzają NADH, H2O jako produkty.
- Oba procesy są regulowane przez kontrolę hormonalną, regulację allosteryczną i hamowanie produktu końcowego (mechanizmy zwrotne).
Jaka jest różnica między glikolizą a cyklem TCA?
Glikoliza a cykl TCA |
|
| Glikoliza to proces, w którym 6 cząsteczek cukrów (monosacharydów) jest katabolizowanych w cząsteczki 3-węglowego pirogronianu w reakcjach katalizowanych enzymami. | Cykl TCA to proces, w którym energia zmagazynowana w cząsteczkach węgla jest zbierana w celu wytworzenia bogatych w elektrony związków do łańcucha transportu elektronów w celu syntezy ATP poprzez fosforylację oksydacyjną. |
| Miejsce reakcji | |
| Glikoliza zachodzi w cytozolu. | Cykl TCA występuje w macierzy mitochondriów. |
| Wymaganie tlenu | |
| Glikoliza może wystąpić zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. | Cykl TCA jest ściśle aerobowy. |
| Związek początkowy | |
| Sześć monosacharydów węgla (glukozy) jest wyjściowym substratem glikolizy. | Czterooctanowy szczawiooctan jest początkowym substratem cyklu TCA. |
| Produkty końcowe | |
| Dwie cząsteczki pirogronianu, dwie cząsteczki ATP i dwie cząsteczki NADH są końcowymi produktami glikolizy. | Dwa CO2, jeden GTP, trzy NADH i jeden FADH2 są końcowymi produktami cyklu TCA. |
| Sekwencja reakcji | |
| Reakcje glikolityczne zachodzą jako sekwencja liniowa. | Cykl TCA odbywa się poprzez sekwencję cykliczną. |
| 2 | |
| CO2 nie jest wymagane ani wytwarzane podczas glikolizy. | CO2 jest produkowany dla każdej cząsteczki acetylo-Co A w cyklu TCA. |
| Zużycie ATP | |
| 2 Cząsteczki ATP są zużywane na szlaku glikolitycznym. | Cząsteczki ATP nie są wykorzystywane w cyklu TCA. |
Podsumowanie – Glikoliza a cykl TCA
Glikoliza i cykl TCA to dwa istotne szlaki metaboliczne zaangażowane w produkcję energii za pośrednictwem półproduktów węglowych pochodzących z makrocząsteczek węglowodanów, białek, tłuszczów i kwasów nukleinowych. Oba procesy są mediowane przez enzymy i podlegają ciągłej regulacji w oparciu o zapotrzebowanie energetyczne komórki/organizmu, a tempo tych procesów różni się w różnych warunkach, takich jak stan na czczo, stan dobrego jedzenia, stan głodu i stan wysiłku. Ważne jest, aby zbadać regulację szlaku glikolitycznego i cyklu TCA w celu uzyskania zależności biochemicznych w celu rozwiązania nierównowagi metabolicznej w organizmie. Glikoliza jest inicjującym procesem oddychania, a cykl TCA jest drugą główną fazą oddychania tlenowego, która łączy się z końcowym etapem oddychania (łańcuch transportu elektronów). Glikoliza zachodzi w cytoplazmie i wytwarza pirogroniany; te pirogroniany dostają się do mitochondriów i wspomagają cykl TCA. Glikoliza może zachodzić zarówno w organizmach tlenowych, jak i beztlenowych. Jednak cykl TCA zachodzi tylko w organizmach tlenowych, ponieważ wymaga warunków tlenowych. To jest różnica między glikolizą a cyklem TCA.
Pobierz wersję PDF glikolizy a cykl TCA
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między glikolizą a cyklem TCA.
