Kľúčovým rozdielom medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a reťazcom transportu elektrónov je čistý výnos. Glykolýza produkuje dva pyruváty, dva ATP a dva NADH, zatiaľ čo Krebsov cyklus produkuje dva oxidy uhličité, tri NADH, jeden FADH2,a jeden ATP. Elektrónový transportný reťazec na druhej strane produkuje tridsaťštyri ATP a jednu molekulu vody.
Bunkové dýchanie je séria metabolických reakcií, ktoré prebiehajú v bunkách organizmov s cieľom premeniť chemickú energiu z kyslíka alebo živín na ATP a uvoľniť odpadové produkty. Zvyčajne zahŕňa živiny, ako sú sacharidy, mastné kyseliny a bielkoviny. Najbežnejším oxidačným činidlom poskytujúcim chemickú energiu je molekulárny kyslík. Táto chemická energia uložená v ATP poháňa procesy, ktoré vyžadujú energiu, ako je biosyntéza, pohyb alebo transport molekúl cez bunkové membrány. Bunkové dýchanie je jedným zo spôsobov, ako bunka uvoľňuje chemickú energiu na poháňanie bunkových aktivít. Tieto reakcie prebiehajú v sérii biochemických dráh. Glykolýza, Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov, čo sú redoxné reakcie, sú tieto cesty.
Čo je glykolýza?
Glykolýza je metabolická dráha, ktorá premieňa glukózu na pyruvát. Tento proces prebieha v cytoplazme. Je to prvý krok v rozklade glukózy na extrakciu energie v procese bunkového metabolizmu. Glykolýza je tiež známa ako prvý krok v bunkovom dýchaní. Glykolýza pozostáva zo série reakcií na extrakciu energie, ktorá zahŕňa štiepenie molekuly šiestich uhlíkov; glukózy na trojuhlíkové molekuly; pyruváty. Počas tohto procesu sa uvoľnená energia využíva na výrobu vysokoenergetických molekúl, ako je adenozíntrifosfát (ATP) a nikotínamidadeníndinukleotid (NADH).
Obrázok 01: Glykolýza
Glykolýza pozostáva z desiatich reakcií katalyzovaných desiatimi rôznymi enzýmami. Táto metabolická dráha nevyžaduje kyslík, preto sa považuje za anaeróbnu dráhu. Cesta glykolýzy má dve samostatné fázy: prípravnú fázu, kde sa ATP spotrebuje, a fázu výplaty, kde sa ATP vyrába. Každá fáza pozostáva z piatich krokov. Počas prípravnej fázy prebehne prvých päť krokov – spotrebujú energiu na premenu glukózy na trojuhlíkové cukrové fosfáty. Fáza splácania zahŕňa posledných päť krokov, kde dochádza k čistému zisku molekúl bohatých na energiu. Pretože glukóza vedie počas prípravnej fázy k dvom triózovým cukrom, každá reakcia v výplatnej fáze nastáva dvakrát na molekulu glukózy. Preto existuje výťažok dvoch molekúl NADH a štyroch molekúl ATP. Čistý zisk glykolýzy zahŕňa dve molekuly pyruvátu, dve molekuly NADH a dve molekuly ATP.
Čo je Krebsov cyklus?
Krebsov cyklus (cyklus kyseliny citrónovej alebo cyklus trikarboxylových kyselín) je séria chemických reakcií na uvoľnenie uloženej energie prostredníctvom oxidácie acetyl co-A, dvojuhlíkovej acetylovej skupiny, ktorá pochádza zo sacharidov, bielkovín a tukov. Pyruvát, ktorý vzniká počas glykolýzy, sa mení na acetyl co-A.
Obrázok 02: Krebsov cyklus
Krebsov cyklus prebieha v matrici mitochondrií eukaryotov a v cytoplazme prokaryotov. Tento cyklus je cesta s uzavretou slučkou, ktorá zahŕňa osem krokov. Tu posledná časť cesty reformuje štvoruhlíkovú molekulu, oxalacetát, ktorý sa používa v prvom kroku. V tejto metabolickej dráhe sa spotrebovaná kyselina citrónová regeneruje v slede reakcií na dokončenie cyklu. Krebsov cyklus spočiatku spotrebuje acetyl co-A a vodu, čím sa redukuje nikotínamid adenín dinukleotid (NAD+) na NADH. V dôsledku toho vzniká oxid uhličitý. Krebsov cyklus nakoniec produkuje dve molekuly oxidu uhličitého, jednu GTP alebo ATP, tri molekuly NADH a jednu FADH2 Osem krokov tohto cyklu cyklu zahŕňa redoxné, dehydratačné, hydratačné a dekarboxylačné reakcie. Krebsov cyklus sa považuje za aeróbnu dráhu, pretože sa používa kyslík.
Čo je elektrónový transportný reťazec?
Elektrónový transportný reťazec (ETC) je dráha, ktorá pozostáva zo série proteínových komplexov, ktoré prenášajú elektróny z donorov elektrónov na akceptory elektrónov prostredníctvom redoxných reakcií. To spôsobuje akumuláciu vodíkových iónov v matrici mitochondrií. ETC prebieha vo vnútornej membráne mitochondrií. Tu sa vytvára koncentračný gradient, kde vodíkové ióny difundujú z matrice prechodom cez enzým ATP syntáza. Toto fosforyluje ADP produkujúce ATP.
Obrázok 03: Elektrónový transportný reťazec
ETC je posledným krokom aeróbneho dýchania, kde elektróny prechádzajú z jedného komplexu do druhého, čím sa redukuje molekulárny kyslík za vzniku vody. Na tejto dráhe sa podieľajú štyri proteínové komplexy. Sú označené ako komplex I, komplex II, komplex III a komplex IV. Jedinečnou vlastnosťou ETC je prítomnosť protónovej pumpy na vytvorenie protónového gradientu cez mitochondriálnu membránu. Inými slovami, elektróny sú prenášané z NADH a FADH2 na molekulárny kyslík. Tu sa protóny čerpajú z matrice do vnútornej membrány mitochondrií a kyslík sa redukuje za vzniku vody. Čistý zisk ETC zahŕňa tridsaťštyri molekúl ATP a jednu molekulu vody.
Aké sú podobnosti medzi glykolýzou, Krebsovým cyklom a elektrónovým transportným reťazcom?
- Glykolýza, Krebsov cyklus a elektrónový transportný reťazec sú tri kroky zapojené do bunkového dýchania.
- Všetky tri cesty sú sprostredkované enzýmami.
- Tieto cesty produkujú ATP.
- Krebsov cyklus a ETC sú aeróbne dráhy.
- Glykolýza a Krebsov cyklus produkujú NADH.
- Krebsov cyklus aj ETC prebiehajú v mitochondriách.
Aký je rozdiel medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a elektrónovým transportným reťazcom?
Glykolýza produkuje dva pyruváty, dva ATP a dva NADH, zatiaľ čo Krebsov cyklus produkuje dva oxidy uhličité, tri NADH, jeden FADH2 a jeden ATP. Elektrónový transportný reťazec produkuje tridsaťštyri ATP a jednu molekulu vody. Toto je kľúčový rozdiel medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a reťazcom transportu elektrónov. Glykolýza pozostáva z desiatich krokov, ktoré zahŕňajú desať rôznych enzýmov a je lineárnou sekvenciou, zatiaľ čo Krebsov cyklus pozostáva z ôsmich krokov a je to dráha s uzavretou slučkou, kde posledná časť dráhy reformuje molekulu, ktorá sa používa v prvom kroku. Na druhej strane, elektrónový transportný reťazec je séria reakcií, ktoré pozostávajú zo štyroch proteínových komplexov a sú tiež lineárnou sekvenciou. Toto je ďalší rozdiel medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a reťazcom transportu elektrónov. Okrem toho glykolýza spotrebováva ATP, zatiaľ čo Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov nespotrebováva ATP. Ďalším rozdielom medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a reťazcom transportu elektrónov je, že glykolýza je anaeróbna dráha, zatiaľ čo Krebsov cyklus a ETC sú aeróbne dráhy.
Nasledujúca infografika uvádza rozdiely medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a reťazcom transportu elektrónov v tabuľkovej forme.
Zhrnutie – Glykolýza verzus Krebsov cyklus verzus elektrónový transportný reťazec
Bunkové dýchanie je jedným zo spôsobov, ako bunka uvoľňuje chemickú energiu na palivo potrebné pre bunkové aktivity. To zahŕňa tri biochemické dráhy: glykolýzu, Krebsov cyklus a elektrónový transportný reťazec. Glykolýza je metabolická dráha, ktorá premieňa glukózu na pyruvát. Ide o anaeróbnu dráhu, ktorá prebieha v cytoplazme. Glykolýza je tiež známa ako prvý krok v bunkovom dýchaní. Glykolýza pozostáva z desiatich reakcií katalyzovaných desiatimi rôznymi enzýmami. Krebsov cyklus je séria chemických reakcií na uvoľnenie uloženej energie prostredníctvom oxidácie acetyl co-A, dvojuhlíkovej acetylovej skupiny. Krebsov cyklus prebieha v matrici mitochondrií. Je to cesta s uzavretou slučkou, ktorá zahŕňa osem krokov. Krebsov cyklus je druhým krokom bunkového dýchania a je aeróbnou cestou. Elektrónový transportný reťazec je dráha, ktorá pozostáva zo série proteínových komplexov, ktoré prenášajú elektróny z donorov elektrónov na akceptory elektrónov prostredníctvom redoxných reakcií. Je to tiež aeróbna dráha, ktorá prebieha vo vnútornej membráne mitochondrií. Toto sumarizuje rozdiel medzi Krebsovým cyklom glykolýzy a reťazcom prenosu elektrónov.
