Ključna razlika – cikel glikolize proti TCA
Dihanje je proces, ki obsega vrsto reakcij, ki so povezane z reakcijami oksidacije in redukcije ter prenosom elektronov. Na koncu dihanja organizmi proizvedejo energijo, ki jo uporabijo za svoje presnovne procese. Ta energija se proizvaja v obliki ATP (energijska valuta celic). Med aerobnim dihanjem molekule kisika delujejo kot končni sprejemniki elektronov in se reducirajo v vodo. To ustvari elektrokemični gradient, ki poganja sintezo ATP. Aerobno dihanje je sestavljeno iz treh glavnih faz, kjer se molekule ogljika prerazporedijo skozi niz encimsko kataliziranih reakcij, da nastane ATP. Prva faza, ki je skupna aerobom in anaerobom, je glikolitična pot, kjer se sladkorni substrat, predvsem glukoza, katabolizira v dve molekuli piruvata. Ta pretvorba proizvede dve molekuli ATP in dve molekuli NADH. Druga faza je cikel trikarboksilne kisline (TCA), ki je osrednje vozlišče, kjer se intermediati vseh presnovnih poti združijo in prispevajo k proizvodnji energije s proizvodnjo NADH, FADH2 in dveh molekul CO2preko oksidacijsko-redukcijskih reakcij. TCA cikel poteka samo v aerobih. V obeh teh procesih poteka fosforilacija na ravni substrata za proizvodnjo energije. Ključna razlika med glikolizo in ciklom TCA je v tem, da se glikoliza pojavi v citoplazmi, cikel TCA pa v mitohondrijih.
Kaj je glikoliza?
Glikoliza ali Embden-Meyerhofova pot je prvi korak v proizvodnji energije in poteka v citosolu tako aerobnih kot anaerobnih. To je encimsko kataliziran reakcijski postopek, ki obsega deset reakcijskih korakov. Pri glikolizi se molekule sladkorja fosforilirajo in ujamejo v celico, da se katabolizirajo v dve molekuli piruvata (spojina s tremi ogljikovimi hidrati), ki sta končni produkt glikolize.
stopnje glikolize
Ima naslednje tri glavne stopnje:
Pripravljalna faza
V tej fazi se ostanki sladkorja, ki vsebujejo šest ogljikovih atomov, fosforilirajo in ujamejo v celico. Pripravljalna faza je faza, ki zahteva energijo, kjer se izkoristita dve molekuli ATP.
stopnja cepitve
Med to fazo se 6-ogljikova molekula razcepi na dva fosforilirana 3-ogljikova ostanka.
Stopnja odplačila
To je zadnja stopnja glikolize, kjer se sintetizirata ATP in NADH. Za vsakih 6 substratov ogljikovega sladkorja nastanejo 4 molekule ATP, 2 molekuli NADH in 2 molekuli piruvata; torej je to faza glikolize, ki proizvaja energijo.
Slika 01: Glikoliza
Celotna reakcija glikolize
Glukoza + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Piruvat + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Neto proizvodnja ATP=2ATP
Kaj je cikel TCA?
TCA cikel, imenovan tudi cikel citronske kisline ali Krebsov cikel, poteka v matriksu mitohondrijev. Je del aerobnega dihanja; torej poteka samo v aerobih. TCA cikel je ciklična, encimsko katalizirana pot, kjer substrat s 4 ogljikovimi atomi (oksaloocetna kislina) sprejme acetil CoA z 2 ogljikovimi atomi, da nastane molekula s 6 ogljikovimi atomi (citrat). Citrat je podvržen ciklični presnovni poti, da proizvede dve molekuli ogljikovega dioksida, dve molekuli NADH, eno molekulo FADH2in eno molekulo GTP. Primarna funkcija cikla TCA je pridobivanje visokoenergijskih elektronov iz ogljikovih goriv. Ti visokoenergijski elektroni se nato prenesejo v transportno verigo elektronov, ki je zadnja stopnja aerobnega dihanja za sintezo ATP. TCA cikel deluje tudi kot končna skupna pot za oksidacijo ogljikovih hidratov, aminokislin, maščobnih kislin in nukleotidov. Ogljikovi hidrati in maščobne kisline vstopajo v cikel TCA kot acetil koencim A, medtem ko aminokisline vstopajo v cikel TCA kot α – ketoglutarat, nukleotidi pa kot fumarat.
Slika 02: Cikel TCA
Skupna reakcija cikla TCA
Acetil Co A + 3 NAD+ + FAD + BDP + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Kakšne so podobnosti med ciklom glikolize in TCA?
- Glikoliza in cikel TCA sestavljata serije encimsko kataliziranih reakcij.
- V obeh procesih poteka fosforilacija na ravni substrata.
- Oba procesa proizvajata NADH, H2O kot produkte.
- Oba procesa sta regulirana s hormonsko kontrolo, alosterično regulacijo in inhibicijo končnega produkta (povratni mehanizmi).
Kakšna je razlika med glikolizo in ciklom TCA?
Glikoliza proti ciklu TCA |
|
| Glikoliza je proces, pri katerem se 6 molekul ogljikovega sladkorja (monosaharida) prek encimsko kataliziranih reakcij katabolizira v molekule 3-ogljikovega piruvata. | Cikel TCA je proces, pri katerem se energija, shranjena v molekulah ogljika, zbira za proizvodnjo z elektroni bogatih spojin za transportno verigo elektronov za sintezo ATP z oksidativno fosforilacijo. |
| Mesto reakcije | |
| Glikoliza poteka v citosolu. | Cikel TCA poteka v matriksu mitohondrijev. |
| Potreba po kisiku | |
| Glikoliza se lahko pojavi v aerobnih in anaerobnih pogojih. | TCA cikel je strogo aerobni. |
| Začetna spojina | |
| Šestogljični monosaharid (glukoza) je začetni substrat glikolize. | Oksaloacetat s štirimi ogljiki je začetni substrat cikla TCA. |
| Končni izdelki | |
| Dve molekuli piruvata, dve molekuli ATP in dve molekuli NADH sta končni produkt glikolize. | Dva CO2, en GTP, trije NADH in en FADH2 so končni produkti cikla TCA. |
| Zaporedje reakcij | |
| Glikolitične reakcije potekajo kot linearno zaporedje. | TCA cikel poteka prek cikličnega zaporedja. |
| Vpletenost CO2 | |
| CO2 ni potreben ali proizveden med glikolizo. | CO2 nastane za vsako molekulo acetil co A v ciklu TCA. |
| Poraba ATP | |
| 2 Molekule ATP se porabijo po glikolitični poti. | Molekule ATP se ne uporabljajo v ciklu TCA. |
Povzetek – Glikoliza proti ciklu TCA
Glikoliza in cikel TCA sta dve vitalni presnovni poti, ki sodelujeta pri proizvodnji energije preko ogljikovih intermediatov, pridobljenih iz makromolekul ogljikovih hidratov, beljakovin, maščob in nukleinskih kislin. Oba procesa posredujeta encimi in sta pod stalno regulacijo na podlagi energijskih potreb celice/organizma, hitrosti teh procesov pa se razlikujejo v različnih pogojih, kot so stanje na tešče, dobro hranjenje, stanje stradanja in stanje vadbe. Pomembno je preučiti regulacijo glikolitične poti in cikla TCA, da bi izpeljali biokemična razmerja za obravnavo presnovnih neravnovesij v telesu. Glikoliza je iniciativni proces dihanja, TCA cikel pa je druga glavna faza aerobnega dihanja, ki je povezana s končno fazo dihanja (transportna veriga elektronov). Glikoliza poteka v citoplazmi in proizvaja piruvate; ti piruvati vstopijo v mitohondrije in pomagajo pri ciklu TCA. Glikoliza se lahko zgodi v aerobnih in anaerobnih organizmih. Vendar pa se cikel TCA zgodi samo v aerobnih organizmih, saj potrebuje aerobne pogoje. To je razlika med glikolizo in ciklom TCA.
Prenesite PDF različico Glycolysis vs TCA Cycle
Lahko prenesete PDF različico tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombo o citiranju. Prenesite PDF različico tukaj. Razlika med glikolizo in ciklom TCA.
