Rozdíl mezi glykolýzou a TCA cyklem

Klíčový rozdíl - glykolýza vs. cyklus TCA
 

Dýchání je proces, který zabírá řadu reakcí, které jsou spojeny oxidačními a redukčními reakcemi a přenosem elektronů. Na konci dýchání produkují organismy energii, kterou mohou využít pro své metabolické procesy. Tato energie je produkována ve formě ATP (energie měny buněk). Během aerobního dýchání fungují molekuly kyslíku jako konečné akceptory elektronů a redukují se na výrobu vody. Tím se vytvoří elektrochemický gradient, který řídí syntézu ATP. Aerobní dýchání sestává ze tří hlavních fází, kde molekuly uhlíku jsou přeskupeny prostřednictvím řady enzymaticky katalyzovaných reakcí za vzniku ATP. První fáze, společná jak pro aeroby, tak pro anaeroby, je glykolytická cesta, kde cukerný substrát, hlavně glukóza, je katabolizován na dvě molekuly pyruvátu. Tato přeměna produkuje dvě molekuly ATP a dvě molekuly NADH. Druhou fází je cyklus trikarboxylové kyseliny (TCA), který je ústředním centrem, kde se meziprodukty všech metabolických drah spojují a přispívají k produkci energie produkcí NADH, FADH2 a dvou molekul CO₂ prostřednictvím oxidačně-redukčních reakcí. Cyklus TCA probíhá pouze v aerobech. V obou těchto procesech dochází k fosforylaci na substrátové úrovni za účelem produkce energie. Klíčovým rozdílem mezi glykolýzou a TCA cyklem je to glykolýza se vyskytuje v cytoplazmě, zatímco cyklus TCA se vyskytuje v mitochondriích.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je glykolýza 
3. Co je to cyklus TCA
4. Podobnosti mezi glykolýzou a TCA cyklem
5. Srovnání bok po boku - glykolýza vs. TCA cyklus v tabulkové formě
6. Shrnutí

Co je glykolýza?

Glykolýza nebo Embden-Meyerhof Pathway je prvním krokem k výrobě energie a probíhá v cytosolu aerobů i anaerobů. Jedná se o enzymem katalyzovanou reakční proceduru zahrnující deset reakčních kroků. Při glykolýze jsou molekuly cukru fosforylovány a zachyceny v buňce, aby se katabolizovaly na dvě molekuly pyruvátu (tři sloučeniny uhlíku), které jsou konečnými produkty glykolýzy..

Glykolýza fáze

Má tři hlavní fáze:

Přípravná fáze

V této fázi jsou zbytky cukru, které obsahují šest atomů uhlíku, fosforylovány a zachyceny v buňce. Přípravná fáze je fáze vyžadující energii, kde se používají dvě molekuly ATP.

Štěpení fáze

Během této fáze se 6-uhlíková molekula štěpí na dva fosforylované zbytky 3-uhlíku.

Vyplatit fázi

Toto je poslední fáze glykolýzy, kde se syntetizují ATP a NADH. Pro každý 6 substrátů uhlíkového cukru se vytvoří 4 molekuly ATP, 2 molekuly NADH a 2 molekuly pyruvátu; jedná se tedy o fázi produkce glykolýzy.

Obrázek 01: Glykolýza

Celková reakce glykolýzy

Glukóza + 2P_i + 4ADP + 2NAD⁺ + 2ATP → 2Pyruvate + 4ATP + 2NADH + 2H₂O + 2H⁺

Čistá produkce ATP = 2ATP

Co je TCA cyklus?

TCA cyklus, také označovaný jako Cyklus kyseliny citronové nebo Krebsův cyklus, se odehrává v matici mitochondrií. Je součástí aerobního dýchání; odehrává se tedy pouze v aerobech. TCA cyklus je cyklická enzymaticky katalyzovaná cesta, kde 4-uhlíkový substrát (kyselina oxalooctová) přijímá 2-uhlík Acetyl CoA za získání 6-uhlíkové molekuly (citrát). Citrát prochází cyklickou metabolickou cestou za vzniku dvou molekul oxidu uhličitého, dvou molekul NADH, jedné FADH₂ molekula a jedna molekula GTP. Primární funkcí cyklu TCA je sběr vysoce energetických elektronů z uhlíkových paliv. Tyto elektrony s vysokou energií se poté přenesou do transportního řetězce elektronů, což je poslední fáze aerobního dýchání pro syntézu ATP. Cyklus TCA také působí jako konečná běžná cesta oxidace uhlohydrátů, aminokyselin, mastných kyselin a nukleotidů. Sacharidy a mastné kyseliny vstupují do TCA cyklu jako acetylkoenzym A, zatímco aminokyseliny vstupují do TCA cyklu jako α - ketoglutarát a nukleotidy jako fumarát.

Obrázek 02: Cyklus TCA

Celková reakce cyklu TCA

Acetyl Co A + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + 2P_i + 2H₂O → 2CO₂ + 3NADH + FADH₂ + GTP + 3H⁺

Jaké jsou podobnosti mezi glykolýzou a cykly TCA?

• Glykolýza a TCA cyklus zahrnují řadu enzymem katalyzovaných reakcí.
• V obou procesech dochází k fosforylaci na úrovni substrátu.
• Oba procesy produkují NADH, H₂O jako produkty.
• Oba procesy jsou regulovány hormonální kontrolou, alosterickou regulací a inhibicí konečného produktu (mechanismy zpětné vazby).

Jaký je rozdíl mezi glykolýzou a TCA cyklem?

Glykolýza vs. TCA cyklus
Glykolýza je proces, při kterém je 6 molekul uhlíkového cukru (monosacharidů) katabolizováno na 3-uhlíkové pyruvátové molekuly enzymaticky katalyzovanými reakcemi.	Cyklus TCA je proces, při kterém se shromažďuje energie uložená v molekulách uhlíku, aby se vytvořily sloučeniny bohaté na elektrony pro řetězec přenosu elektronů, který syntetizuje ATP oxidační fosforylací.
Místo reakce
Glykolýza se vyskytuje v cytosolu.	Cyklus TCA se vyskytuje v matici mitochondrií.
Požadavek kyslíku
Glykolýza může nastat za aerobních i anaerobních podmínek.	TCA cyklus je přísně aerobní.
Počáteční složka
Výchozí substrát glykolýzy je šest uhlíkových monosacharidů (glukóza).	Výchozí substrát cyklu TCA je čtyři oxaloacetát uhlíku.
Konečné produkty
Konečnými produkty glykolýzy jsou dvě molekuly pyruvátu, dvě molekuly ATP a dvě molekuly NADH.	Konečné produkty cyklu TCA jsou dva CO2, jeden GTP, tři NADH a jeden FADH2.
Posloupnost reakcí
Glykolytické reakce se vyskytují jako lineární sekvence.	Cyklus TCA probíhá prostřednictvím cyklické sekvence.
Zapojení CO2
CO2 není vyžadován ani produkován během glykolýzy.	CO2 je produkován pro každou molekulu acetyl co A cyklu TCA.
Spotřeba ATP
Glykolytickou cestou se spotřebují 2 molekuly ATP.	Molekuly ATP se v cyklu TCA nevyužívají.

Shrnutí - glykolýza vs. TCA cyklus

Glykolýza a TCA cyklus jsou dvě zásadní metabolické cesty podílející se na produkci energie prostřednictvím uhlíkových meziproduktů odvozených od makro molekul uhlohydrátů, proteinů, tuků a nukleových kyselin. Oba procesy jsou zprostředkovány enzymy a podléhají stálé regulaci založené na energetické potřebě buňky / organismu a rychlost těchto procesů se liší za různých podmínek, jako je stav nalačno, dobře nasycený stav, hladovění a vykonaný stav. Je důležité studovat regulaci glykolytické dráhy a cyklu TCA, aby bylo možné odvodit biochemické vztahy k řešení metabolických nerovnováh v těle. Glykolýza je iniciativní proces dýchání a cyklus TCA je druhou hlavní fází aerobního dýchání, která se spojuje s konečnou fází dýchání (elektronový transportní řetězec). Glykolýza se vyskytuje v cytoplazmě a produkuje pyruváty; tyto pyruváty vstupují do mitochondrií a pomáhají v cyklu TCA. Glykolýza může nastat jak u aerobních, tak u anaerobních organismů. K cyklu TCA však dochází pouze u aerobních organismů, protože vyžaduje aerobní podmínky. To je rozdíl mezi glykolýzou a TCA cyklem.

Stáhněte si PDF verzi glykolýzy vs. TCA cyklu

Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro účely offline podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi glykolýzou a TCA cyklem.

Reference:

1. Berg, Jeremy M. „Cyklus kyseliny citrónové.“ Biochemie. 5. vydání., Americká národní lékařská knihovna, 1. ledna 1970, k dispozici zde. Přístup k 21. srpnu 2017.
Berg, Jeremy M. „Glykolýza je v mnoha organizmech cesta k přeměně energie.“ Biochemie. 5. vydání., Americká národní lékařská knihovna, 1. ledna 1970, k dispozici zde. Přístup k 21. srpnu 2017.

Obrázek se svolením:

1. „Glykolýza“ od WYassineMrabeta - vlastní práce (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia
2. „Cyklus kyseliny citronové noi“ Narayanese (diskuse) - Modifikovaná verze obrázku: Citricacidcycle_ball2.png. (CC BY-SA 3.0) prostřednictvím Commons Wikimedia