Ključna razlika med Krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov je neto donos. Glikoliza proizvaja dva piruvata, dva ATP in dva NADH, medtem ko Krebsov cikel proizvaja dva ogljikova dioksida, tri NADH, en FADH2, in en ATP. Transportna veriga elektronov pa proizvede štiriintrideset molekul ATP in eno molekulo vode.
Celično dihanje je niz presnovnih reakcij, ki potekajo v celicah organizmov, da pretvorijo kemično energijo iz kisika ali hranil v ATP in sprostijo odpadne produkte. Običajno vključuje hranila, kot so ogljikovi hidrati, maščobne kisline in beljakovine. Najpogostejši oksidant, ki zagotavlja kemično energijo, je molekularni kisik. Ta kemična energija, shranjena v ATP, poganja procese, ki zahtevajo energijo, kot so biosinteza, gibanje ali transport molekul skozi celične membrane. Celično dihanje je eden od načinov, kako celica sprošča kemično energijo za spodbujanje celičnih aktivnosti. Te reakcije potekajo v nizu biokemičnih poti. Glikoliza, Krebsov cikel in transportna veriga elektronov, ki so redoks reakcije, so te poti.
Kaj je glikoliza?
Glikoliza je presnovna pot, ki pretvori glukozo v piruvat. Ta proces poteka v citoplazmi. Je prvi korak pri razgradnji glukoze za pridobivanje energije v procesu celičnega metabolizma. Glikoliza je znana tudi kot prvi korak v celičnem dihanju. Glikoliza je sestavljena iz serije reakcij za pridobivanje energije, ki vključuje cepitev molekule s šestimi ogljikovimi atomi; glukoze v molekule s tremi ogljiki; piruvati. Med tem procesom se sproščena prosta energija uporabi za proizvodnjo visokoenergijskih molekul, kot sta adenozin trifosfat (ATP) in nikotinamid adenin dinukleotid (NADH).
Slika 01: Glikoliza
Pot glikolize je sestavljena iz desetih reakcij, ki jih katalizira deset različnih encimov. Ta presnovna pot ne potrebuje kisika, zato velja za anaerobno pot. Pot glikolize ima dve ločeni fazi: pripravljalno fazo, kjer se porablja ATP, in fazo izplačila, kjer se proizvaja ATP. Vsaka faza je sestavljena iz petih korakov. Med pripravljalno fazo poteka prvih pet korakov – porabljajo energijo za pretvorbo glukoze v sladkorne fosfate s tremi ogljikovimi atomi. Faza izplačila vključuje zadnjih pet korakov, kjer je neto dobiček energijsko bogatih molekul. Ker glukoza vodi do dveh trioznih sladkorjev med pripravljalno fazo, se vsaka reakcija v izplačilni fazi pojavi dvakrat na molekulo glukoze. Zato pride do izkoristka dveh molekul NADH in štirih molekul ATP. Neto dobiček glikolize vključuje dve molekuli piruvata, dve molekuli NADH in dve molekuli ATP.
Kaj je Krebsov cikel?
Krebsov cikel (cikel citronske kisline ali cikel trikarboksilne kisline) je vrsta kemičnih reakcij za sprostitev shranjene energije z oksidacijo acetil co-A, dvoogljikove acetilne skupine, ki izhaja iz ogljikovih hidratov, beljakovin in maščob. Piruvat, ki nastane med glikolizo, se pretvori v acetil ko-A.
Slika 02: Krebsov cikel
Krebsov cikel poteka v matriksu mitohondrijev evkariontov in v citoplazmi prokariontov. Ta cikel je pot zaprte zanke, ki vključuje osem korakov. Tukaj zadnji del poti preoblikuje molekulo s štirimi ogljiki, oksaloacetat, ki se uporablja v prvem koraku. V tej presnovni poti se citronska kislina, ki se porabi, regenerira v zaporedju reakcij, da se zaključi cikel. Krebsov cikel na začetku porabi acetil co-A in vodo, pri čemer se nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+) reducira v NADH. Posledično nastaja ogljikov dioksid. Krebsov cikel končno proizvede dve molekuli ogljikovega dioksida, eno GTP ali ATP, tri molekule NADH in eno FADH2 Osem korakov tega niza ciklov vključuje reakcije redoks, dehidracije, hidracije in dekarboksilacije. Krebsov cikel velja za aerobno pot, ker se uporablja kisik.
Kaj je transportna veriga elektronov?
Transportna veriga elektronov (ETC) je pot, ki jo sestavlja niz proteinskih kompleksov, ki prenašajo elektrone od donorjev elektronov do akceptorjev elektronov z redoks reakcijami. To povzroči kopičenje vodikovih ionov v matriksu mitohondrijev. ETC poteka znotraj notranje membrane mitohondrijev. Tu nastane koncentracijski gradient, kjer vodikovi ioni difundirajo iz matriksa s prehodom skozi encim ATP sintazo. To fosforilira ADP, ki proizvaja ATP.
Slika 03: Transportna veriga elektronov
ETC je zadnja stopnja aerobnega dihanja, kjer se elektroni prenašajo iz enega kompleksa v drugega, pri čemer se molekularni kisik reducira za proizvodnjo vode. V to pot so vključeni štirje proteinski kompleksi. Označeni so kot kompleks I, kompleks II, kompleks III in kompleks IV. Edinstvena lastnost ETC je prisotnost protonske črpalke za ustvarjanje protonskega gradienta skozi mitohondrijsko membrano. Z drugimi besedami, elektroni se preusmerijo iz NADH in FADH2 do molekularnega kisika. Tu se protoni črpajo iz matriksa v notranjo membrano mitohondrijev, kisik pa se reducira v vodo. Neto dobiček ETC vključuje štiriintrideset molekul ATP in eno molekulo vode.
Kakšne so podobnosti med krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov?
- Glikoliza, Krebsov cikel in transportna veriga elektronov so trije koraki, vključeni v celično dihanje.
- Vse tri poti so posredovane z encimi.
- Te poti proizvajajo ATP.
- Krebsov cikel in ETC sta aerobni poti.
- Glikoliza in Krebsov cikel proizvajata NADH.
- Tako Krebsov cikel kot ETC potekata v mitohondrijih.
Kakšna je razlika med krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov?
Glikoliza proizvaja dva piruvata, dva ATP in dva NADH, medtem ko Krebsov cikel proizvaja dva ogljikova dioksida, tri NADH, en FADH2 in en ATP. Transportna veriga elektronov proizvede štiriintrideset molekul ATP in eno molekulo vode. To je ključna razlika med Krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov. Glikoliza je sestavljena iz desetih korakov, ki vključujejo deset različnih encimov, in je linearno zaporedje, Krebsov cikel pa je sestavljen iz osmih korakov in je pot z zaprto zanko, kjer zadnji del poti preoblikuje molekulo, ki se uporablja v prvem koraku. Po drugi strani je transportna veriga elektronov niz reakcij, ki so sestavljene iz štirih proteinskih kompleksov in je prav tako linearno zaporedje. To je še ena razlika med krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov. Poleg tega glikoliza porabi ATP, medtem ko Krebsov cikel in transportna veriga elektronov ne porabita ATP. Druga razlika med krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov je, da je glikoliza anaerobna pot, medtem ko sta Krebsov cikel in ETC aerobni poti.
Naslednja infografika navaja razlike med Krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov v obliki tabele.
Povzetek – Glikoliza proti Krebsovemu ciklu proti transportni verigi elektronov
Celično dihanje je eden od načinov, kako celica sprosti kemično energijo za gorivo, potrebno za celične aktivnosti. To vključuje tri biokemične poti: glikolizo, Krebsov cikel in transportno verigo elektronov. Glikoliza je presnovna pot, ki pretvori glukozo v piruvat. To je anaerobna pot, ki poteka v citoplazmi. Glikoliza je znana tudi kot prvi korak v celičnem dihanju. Pot glikolize je sestavljena iz desetih reakcij, ki jih katalizira deset različnih encimov. Krebsov cikel je serija kemičnih reakcij za sprostitev shranjene energije z oksidacijo acetilne skupine A, ki vsebuje dva ogljika. Krebsov cikel poteka v matriksu mitohondrijev. Gre za pot zaprtega kroga, ki vključuje osem korakov. Krebsov cikel je drugi korak celičnega dihanja in je aerobna pot. Veriga transporta elektronov je pot, ki je sestavljena iz niza proteinskih kompleksov, ki prenašajo elektrone od donorjev elektronov do akceptorjev elektronov z redoks reakcijami. Je tudi aerobna pot, ki poteka znotraj notranje membrane mitohondrijev. To torej povzema razliko med krebsovim ciklom glikolize in transportno verigo elektronov.
