Ключевое различие между циклом Кребса гликолиза и цепью переноса электронов заключается в чистом выходе. Гликолиз дает два пирувата, два АТФ и два НАДН, в то время как цикл Кребса производит два углекислого газа, три НАДН, один ФАДН2,и один АТФ. Цепь переноса электронов, с другой стороны, производит тридцать четыре молекулы АТФ и одну молекулу воды.
Клеточное дыхание - это ряд метаболических реакций, происходящих в клетках организмов для преобразования химической энергии кислорода или питательных веществ в АТФ и высвобождения отходов. Обычно это питательные вещества, такие как углеводы, жирные кислоты и белки. Наиболее распространенным окислителем, дающим химическую энергию, является молекулярный кислород. Эта химическая энергия, хранящаяся в АТФ, управляет процессами, требующими энергии, такими как биосинтез, передвижение или транспортировка молекул через клеточные мембраны. Клеточное дыхание - это один из способов, с помощью которого клетка высвобождает химическую энергию для подпитки клеточной активности. Эти реакции протекают по ряду биохимических путей. Этими путями являются гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов, которые являются окислительно-восстановительными реакциями.
Что такое гликолиз?
Гликолиз - это метаболический путь, который превращает глюкозу в пируват. Этот процесс происходит в цитоплазме. Это первый шаг в расщеплении глюкозы для извлечения энергии в процессе клеточного метаболизма. Гликолиз также известен как первый этап клеточного дыхания. Гликолиз состоит из ряда реакций по извлечению энергии, включая расщепление шестиуглеродной молекулы; глюкоза до трехуглеродных молекул; пируваты. Во время этого процесса высвобождаемая свободная энергия используется для производства высокоэнергетических молекул, таких как аденозинтрифосфат (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотид (НАДН)..
Рисунок 01: Гликолиз
Путь гликолиза состоит из десяти реакций, катализируемых десятью различными ферментами. Этот метаболический путь не требует кислорода, поэтому он считается анаэробным путем. Путь гликолиза состоит из двух отдельных фаз: подготовительной фазы, во время которой расходуется АТФ, и фазы отдачи, во время которой АТФ вырабатывается. Каждый этап состоит из пяти шагов. Во время подготовительной фазы происходят первые пять шагов - они потребляют энергию для превращения глюкозы в трехуглеродные сахарофосфаты. Фаза окупаемости включает в себя последние пять шагов, на которых происходит чистый прирост богатых энергией молекул. Так как глюкоза приводит к двум триозным сахарам во время подготовительной фазы, каждая реакция в фазе отдачи происходит дважды на молекулу глюкозы. Следовательно, имеется выход двух молекул НАДН и четырех молекул АТФ. Чистый прирост гликолиза включает две молекулы пирувата, две молекулы НАДН и две молекулы АТФ.
Что такое цикл Кребса?
Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты или цикл трикарбоновых кислот) представляет собой серию химических реакций для высвобождения накопленной энергии путем окисления ацетил-ко-А, двухуглеродной ацетильной группы, которая образуется из углеводов, белков и жиров.. Пируват, образующийся в процессе гликолиза, превращается в ацетилко-А.
Рисунок 02: Цикл Кребса
Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий эукариот и в цитоплазме прокариот. Этот цикл представляет собой замкнутый путь, состоящий из восьми шагов. Здесь последняя часть пути преобразует четырехуглеродную молекулу, оксалоацетат, которая используется на первом этапе. В этом метаболическом пути потребляемая лимонная кислота регенерируется в последовательности реакций для завершения цикла. Цикл Кребса первоначально потребляет ацетил-ко-А и воду, восстанавливая никотинамидадениндинуклеотид (НАД+) до НАДН. В результате образуется углекислый газ. В конце концов цикл Кребса производит две молекулы диоксида углерода, одну GTP или АТФ, три молекулы NADH и одну FADH2 Восемь стадий этой последовательности циклов включают реакции окислительно-восстановительного процесса, дегидратации, гидратации и декарбоксилирования. Цикл Кребса считается аэробным путем, поскольку используется кислород.
Что такое электронно-транспортная цепь?
Цепь переноса электронов (ETC) представляет собой путь, состоящий из ряда белковых комплексов, которые переносят электроны от доноров электронов к акцепторам электронов посредством окислительно-восстановительных реакций. Это заставляет ионы водорода накапливаться в матриксе митохондрий. ЭТЦ происходит во внутренней мембране митохондрий. Здесь формируется градиент концентрации, при котором ионы водорода диффундируют из матрицы, проходя через фермент АТФ-синтазу. Это фосфорилирует АДФ с образованием АТФ.
Рисунок 03: Электронотранспортная цепь
ETC - это последний этап аэробного дыхания, когда электроны передаются от одного комплекса к другому, восстанавливая молекулярный кислород с образованием воды. В этом пути участвуют четыре белковых комплекса. Они обозначены как комплекс I, комплекс II, комплекс III и комплекс IV. Уникальной особенностью ЭТЦ является наличие протонного насоса для создания протонного градиента через митохондриальную мембрану. Другими словами, электроны перемещаются от НАДН и ФАДН2 к молекулярному кислороду. Здесь протоны перекачиваются из матрикса на внутреннюю мембрану митохондрий, а кислород восстанавливается с образованием воды. Чистый прирост ETC включает тридцать четыре молекулы АТФ и одну молекулу воды.
Каковы сходства между циклом гликолиза Кребса и электрон-транспортной цепью?
- Гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов - это три стадии, участвующие в клеточном дыхании.
- Все три пути опосредованы ферментами.
- Эти пути производят АТФ.
- Цикл Кребса и ETC являются аэробными путями.
- Гликолиз и цикл Кребса производят НАДН.
- И цикл Кребса, и ETC происходят в митохондриях.
В чем разница между циклом гликолиза Кребса и электрон-транспортной цепью?
Гликолиз производит два пирувата, два АТФ и два НАДН, в то время как цикл Кребса производит два углекислого газа, три НАДН, один ФАДН2 и один АТФ. Цепь переноса электронов производит тридцать четыре молекулы АТФ и одну молекулу воды. В этом ключевое различие между циклом гликолиза Кребса и цепью переноса электронов. Гликолиз состоит из десяти стадий, в которых участвуют десять различных ферментов, и представляет собой линейную последовательность, в то время как цикл Кребса состоит из восьми стадий и представляет собой путь с обратной связью, где последняя часть пути преобразует молекулу, которая используется на первом этапе. С другой стороны, электронтранспортная цепь представляет собой серию реакций, состоящих из четырех белковых комплексов, и также представляет собой линейную последовательность. Это еще одно различие между циклом Кребса гликолиза и цепью переноса электронов. Кроме того, гликолиз потребляет АТФ, в то время как цикл Кребса и цепь переноса электронов не потребляют АТФ. Другое различие между циклом Кребса гликолиза и цепью переноса электронов заключается в том, что гликолиз является анаэробным путем, тогда как цикл Кребса и ЭТЦ являются аэробными путями.
Следующая инфографика перечисляет различия между циклом гликолиза Кребса и цепью переноса электронов в табличной форме.
Резюме – Гликолиз, цикл Кребса и электронно-транспортная цепь
Клеточное дыхание - это один из способов, с помощью которых клетка высвобождает химическую энергию в качестве топлива, необходимого для клеточной деятельности. Это включает три биохимических пути: гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов. Гликолиз - это метаболический путь, при котором глюкоза превращается в пируват. Это анаэробный путь, который происходит в цитоплазме. Гликолиз также известен как первый этап клеточного дыхания. Путь гликолиза состоит из десяти реакций, катализируемых десятью различными ферментами. Цикл Кребса представляет собой серию химических реакций с высвобождением накопленной энергии посредством окисления ацетил-ко-А, двухуглеродной ацетильной группы. Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий. Это замкнутый путь, состоящий из восьми шагов. Цикл Кребса является вторым этапом клеточного дыхания и представляет собой аэробный путь. Цепь переноса электронов представляет собой путь, состоящий из ряда белковых комплексов, которые переносят электроны от доноров электронов к акцепторам электронов посредством окислительно-восстановительных реакций. Это также аэробный путь, который происходит во внутренней мембране митохондрий. Таким образом, это суммирует разницу между циклом Кребса гликолиза и цепью переноса электронов.
