Ключевая разница - гликолиз против цикла TCA
Дыхание – это процесс, который состоит из ряда реакций, которые связаны реакциями окисления и восстановления и переносом электрона. В конце дыхания организмы производят энергию для своих метаболических процессов. Эта энергия вырабатывается в виде АТФ (энергетическая валюта клеток). Во время аэробного дыхания молекулы кислорода действуют как конечные акцепторы электронов и восстанавливаются с образованием воды. Это создает электрохимический градиент, который управляет синтезом АТФ. Аэробное дыхание состоит из трех основных фаз, в ходе которых молекулы углерода перестраиваются в ходе ряда катализируемых ферментами реакций с образованием АТФ. Первая фаза, общая как для аэробов, так и для анаэробов, представляет собой гликолитический путь, при котором сахарный субстрат, в основном глюкоза, катаболизируется до двух молекул пирувата. В результате этого превращения образуются две молекулы АТФ и две молекулы НАДН. Вторая фаза представляет собой цикл трикарбоновых кислот (TCA), который является центральным звеном, где соединяются промежуточные продукты всех метаболических путей, чтобы способствовать выработке энергии путем образования NADH, FADH2 и двух молекул CO2через окислительно-восстановительные реакции. Цикл ТСА происходит только у аэробов. В обоих этих процессах происходит фосфорилирование на уровне субстрата для производства энергии. Ключевое различие между гликолизом и циклом ТСА заключается в том, что гликолиз происходит в цитоплазме, тогда как цикл ТСА происходит в митохондриях.
Что такое гликолиз?
Гликолиз или путь Эмбдена-Мейергофа является первым этапом производства энергии и происходит в цитозоле как аэробов, так и анаэробов. Это катализируемая ферментами процедура реакции, состоящая из десяти стадий реакции. При гликолизе молекулы сахара фосфорилируются и захватываются в клетке для катаболизма в две молекулы пирувата (трехуглеродное соединение), которые являются конечными продуктами гликолиза.
Стадии гликолиза
Он состоит из трех основных этапов:
Подготовительный этап
На этой стадии остатки сахара, содержащие шесть атомов углерода, фосфорилируются и задерживаются в клетке. Подготовительная фаза - это энергозатратная фаза, в которой используются две молекулы АТФ.
Стадия дробления
Во время этой фазы 6-углеродная молекула расщепляется на два фосфорилированных 3-углеродных остатка.
Этап погашения
Это завершающая стадия гликолиза, на которой синтезируются АТФ и НАДН. На каждый 6-углеродный сахарный субстрат образуется 4 молекулы АТФ, 2 молекулы НАДН и 2 молекулы пирувата; таким образом, это фаза производства энергии гликолиза.
Рисунок 01: Гликолиз
Общая реакция гликолиза
Глюкоза + 2Pi + 4АДФ + 2НАД+ + 2АТФ → 2Пируват + 4АТФ + 2НАДН + 2Н2 O + 2H+
Чистое производство АТФ=2 АТФ
Что такое цикл ТСА?
Цикл
TCA, также называемый циклом лимонной кислоты или циклом Кребса, происходит в матриксе митохондрий. Это часть аэробного дыхания; следовательно, это происходит только у аэробов. Цикл ТСА представляет собой циклический катализируемый ферментом путь, при котором 4-углеродный субстрат (щавелевоуксусная кислота) принимает 2-углеродный ацетил-КоА с образованием 6-углеродной молекулы (цитрата). Цитрат подвергается циклическому метаболическому пути с образованием двух молекул углекислого газа, двух молекул НАДН, одной молекулы ФАДН2 и одной молекулы ГТФ. Основной функцией цикла TCA является сбор электронов высокой энергии из углеродного топлива. Эти высокоэнергетические электроны затем переносятся в электрон-транспортную цепь, которая является последней стадией аэробного дыхания для синтеза АТФ. Цикл ТСА также действует как конечный общий путь окисления углеводов, аминокислот, жирных кислот и нуклеотидов. Углеводы и жирные кислоты входят в цикл ТСА в виде ацетил-кофермента А, тогда как аминокислоты входят в цикл ТСА в виде α-кетоглутарата, а нуклеотиды - в виде фумарата.
Рисунок 02: Цикл TCA
Общая реакция цикла ТСА
Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + GDP + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Каковы сходства между гликолизом и циклом ТСА?
- Гликолиз и цикл ТСА состоят из серии реакций, катализируемых ферментами.
- В обоих процессах происходит фосфорилирование на уровне субстрата.
- Оба процесса производят NADH, H2O в качестве продуктов.
- Оба процесса регулируются посредством гормонального контроля, аллостерической регуляции и ингибирования конечных продуктов (механизмы обратной связи).
В чем разница между гликолизом и циклом ТСА?
Гликолиз по сравнению с циклом TCA |
|
| Гликолиз – это процесс, при котором 6-углеродные молекулы сахара (моносахарида) катаболизируются в 3-углеродные молекулы пирувата посредством реакций, катализируемых ферментами. | Цикл ТСА - это процесс, в котором энергия, хранящаяся в молекулах углерода, используется для производства соединений, богатых электронами, для цепи переноса электронов для синтеза АТФ посредством окислительного фосфорилирования. |
| Место реакции | |
| Гликолиз происходит в цитозоле. | Цикл ТСА происходит в матриксе митохондрий. |
| Потребность в кислороде | |
| Гликолиз может происходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. | Цикл ТСА строго аэробный. |
| Исходное соединение | |
| Шестиуглеродный моносахарид (глюкоза) является исходным субстратом гликолиза. | Четырехуглеродный оксалоацетат является исходным субстратом цикла ТСА. |
| Конечные продукты | |
| Две молекулы пирувата, две молекулы АТФ и две молекулы НАДН являются конечными продуктами гликолиза. | Два CO2, один GTP, три NADH и один FADH2 являются конечными продуктами цикла ТСА. |
| Последовательность реакций | |
| Гликолитические реакции протекают в виде линейной последовательности. | Цикл ТСА происходит через циклическую последовательность. |
| Участие CO2 | |
| CO2 не требуется и не образуется во время гликолиза. | CO2 образуется на каждую молекулу ацетил-ко-А в цикле трикарбоновых кислот. |
| Потребление АТФ | |
| 2 Молекулы АТФ потребляются гликолитическим путем. | Молекулы АТФ не используются в цикле ТСА. |
Резюме – Гликолиз против цикла TCA
Гликолиз и цикл ТСА являются двумя жизненно важными метаболическими путями, участвующими в производстве энергии через углеродные промежуточные соединения, полученные из макромолекул углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот. Оба процесса опосредованы ферментами и постоянно регулируются в зависимости от потребности клетки/организма в энергии, и скорость этих процессов различается в различных условиях, таких как состояние голодания, состояние сытости, состояние голодания и состояние физической нагрузки. Важно изучить регуляцию гликолитического пути и цикла ТСА, чтобы установить биохимические взаимосвязи для устранения метаболического дисбаланса в организме. Гликолиз является инициативным процессом дыхания, а цикл ТСА является второй основной фазой аэробного дыхания, которая связана с конечной стадией дыхания (цепь переноса электронов). Гликолиз происходит в цитоплазме с образованием пируватов; эти пируваты попадают в митохондрии и помогают в цикле ТСА. Гликолиз может происходить как в аэробных, так и в анаэробных организмах. Однако цикл ТСА происходит только в аэробных организмах, поскольку он нуждается в аэробных условиях. В этом разница между гликолизом и циклом ТСА.
Загрузить PDF-версию отчета о цикле гликолиза и ТСА
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между гликолизом и циклом ТСА.
