Kľúčový rozdiel medzi glyoxylátovým a TCA cyklom je ten, že glyoxylátový cyklus je anabolická dráha, kde sa glukóza vyrába z mastných kyselín, zatiaľ čo cyklus TCA je katabolická dráha, ktorá bunkám produkuje značné množstvo energie.
Všetky živé organizmy potrebujú energiu na udržanie základných funkcií tela. Ľudia a zvieratá majú zložité metabolické cesty, pretože energetická potreba je vysoká. Ale iné organizmy vyžadujú obmedzené množstvo energie. Cyklus TCA je druhý stupeň bunkového dýchania, ktorý využívajú aeróbne organizmy na výrobu energie. Glyoxylátový cyklus je variantom cyklu TCA prítomného v rastlinách, baktériách, hubách a protistoch.
Čo je glyoxylátový cyklus?
Glyoxylový cyklus je anabolická dráha, ktorá sa vyskytuje u rastlín, baktérií, húb a protistov. Tento cyklus je založený hlavne na premene acetyl Co-A na sukcinát počas syntézy sacharidov. Hlavnou úlohou glyoxylátového cyklu je premena mastných kyselín na sacharidy. Glyoxylátový cyklus umožňuje bunkám používať dve uhlíkové zlúčeniny, ako je acetát, na splnenie bunkových požiadaviek počas neprítomnosti cukrov, ako je glukóza a fruktóza. Glyoxylátový cyklus u zvierat zvyčajne chýba; prebieha však v skorých štádiách embryogenézy u nematód.
Obrázok 01: Glyoxylátový cyklus
Cyklus funguje s použitím piatich enzýmov: citrátsyntáza, akonitáza, sukcinátdehydrogenáza, fumaráza a malátdehydrogenáza. V rastlinách glyoxylátový cyklus prebieha v glyoxyzómoch. Semená využívajú lipidy ako zdroj energie počas klíčenia. Rastliny okrem lipidov využívajú aj acetát ako zdroj uhlíka a energie. Tento cyklus je tiež prospešný na vyvolanie obranných mechanizmov rastlín proti patogénom, ako sú huby. Glyoxylátový cyklus plní inú funkciu v hubách a baktériách. Cyklus prebieha hlavne v patogénnych mikróboch. Hladiny hlavného enzýmu glyoxylátového cyklu sa zvyšujú po kontakte s ľudským hostiteľom. Preto hrá glyoxylátový cyklus významnú úlohu v patogenéze mikróbov. Vzhľadom na úlohu glyoxylátového cyklu v patogénnych hubách a baktériách sú enzýmy cieľom liečby chorôb.
Čo je cyklus TCA?
TCA cyklus, tiež známy ako cyklus kyseliny citrónovej a Krebov cyklus, je séria enzymatických reakcií, ktoré sa vyskytujú v aeróbnych organizmoch. Cyklus TCA uvoľňuje uloženú energiu prostredníctvom procesu oxidácie acetyl Co-A, ktorý pochádza zo sacharidov, bielkovín a tukov. Názov tohto cyklu je odvodený od kyseliny citrónovej, ktorá je tiež trikarboxylovou kyselinou spotrebovanou a regenerovanou sekvenciou reakcií na dokončenie cyklu. Cyklus TCA spotrebuje acetát a vodu a acetát sa spotrebuje vo forme acetyl Co-A. Okrem toho na konci uvoľňuje oxid uhličitý.
Obrázok 02: Cyklus TCA
Tento cyklus vykonáva osem enzýmov: citrátsyntáza, akonitáza, izocitrátdehydrogenáza, alfa-ketoglutarátdehydrogenáza, sukcinyl-CoAsyntetáza, sukcinátdehydrogenáza, fumaráza a malátdehydrogenáza. Tento cyklus prebieha u zvierat, rastlín, húb a baktérií. U eukaryotov prebieha v matrici mitochondrií a u prokaryotov v cytosóle. Oxid uhličitý sa uvoľňuje v cykle TCA ako vedľajší produkt. Molekula glukózy sa pred zavedením do cyklu premení na acetyl Co-A. Koncové produkty a medziprodukty cyklu TCA sa využívajú v metabolizme lipidov, aminokyselín, bielkovín a glukózy.
Aké sú podobnosti medzi glyoxylátom a cyklom TCA?
- V oboch cykloch sa používa päť bežných enzýmov, citrátsyntáza, akonitáza, sukcinátdehydrogenáza, fumaráza a malátdehydrogenáza.
- Oba cykly sa spájajú s acetyl Co-A za vzniku malátu, ktorý je katalyzovaný malátsyntázou.
- Acetát sa premieňa na acetyl CoA v oboch cykloch.
- Oba cykly sú uzavreté slučky, kde posledná časť dráhy regeneruje zlúčeninu použitú v prvom kroku.
Aký je rozdiel medzi cyklom glyoxylátu a TCA?
Kľúčový rozdiel medzi glyoxylátovým a TCA cyklom je v tom, že glyoxylátový cyklus je anabolická dráha, zatiaľ čo cyklus TCA je katabolická dráha. V glyoxylátovom cykle sa izocitrát premieňa na sukcinát a glyoxylát pomocou enzýmu izocitrátlyázy namiesto alfa-ketoglutarátu v cykle TCA.
Nižšie uvedená infografika predstavuje rozdiely medzi cyklom glyoxylátu a TCA v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Glyoxylát vs. Cyklus TCA
Požiadavky na energiu u rôznych organizmov sa líšia v závislosti od zložitosti tela. Cyklus TCA je druhý stupeň bunkového dýchania, ktorý podlieha sérii enzymatických reakcií pri výrobe energie. Glyoxylátový cyklus je špeciálnym variantom cyklu TCA. To využíva dve uhlíkové zlúčeniny v neprítomnosti glukózy. To sa nachádza iba v rastlinách, baktériách, hubách a protistoch. Cyklus TCA pozostáva z piatich reakčných krokov založených na enzýmoch a cyklus glyoxylátov pozostáva z ôsmich reakčných krokov založených na enzýmoch. Oba cykly sa spájajú s acetyl Co-A za vzniku malátu, ktorý je katalyzovaný malátsyntázou. Toto je zhrnutie rozdielu medzi glyoxylátovým a TCA cyklom.
