Kľúčový rozdiel – glykolýza vs cyklus TCA
Dýchanie je proces, ktorý zahŕňa sériu reakcií, ktoré sú spojené s oxidačnými a redukčnými reakciami a prenosom elektrónov. Na konci dýchania organizmy produkujú energiu, ktorú využívajú pre svoje metabolické procesy. Táto energia sa vyrába vo forme ATP (energetická mena buniek). Počas aeróbneho dýchania pôsobia molekuly kyslíka ako konečné akceptory elektrónov a redukujú sa za vzniku vody. To vytvára elektrochemický gradient, ktorý poháňa syntézu ATP. Aeróbne dýchanie pozostáva z troch hlavných fáz, v ktorých sa molekuly uhlíka preskupujú prostredníctvom série enzýmovo katalyzovaných reakcií za vzniku ATP. Prvá fáza, spoločná pre aeróby aj anaeróby, je glykolytická dráha, kde sa cukrový substrát, hlavne glukóza, katabolizuje na dve molekuly pyruvátu. Táto konverzia produkuje dve molekuly ATP a dve molekuly NADH. Druhou fázou je cyklus trikarboxylovej kyseliny (TCA), ktorý je centrálnym uzlom, kde sa spájajú medziprodukty všetkých metabolických dráh, aby prispeli k produkcii energie produkciou NADH, FADH2 a dvoch molekúl CO2prostredníctvom oxidačno-redukčných reakcií. Cyklus TCA prebieha iba v aeróboch. V oboch týchto procesoch prebieha fosforylácia na úrovni substrátu na výrobu energie. Kľúčový rozdiel medzi glykolýzou a cyklom TCA je v tom, že glykolýza sa vyskytuje v cytoplazme, zatiaľ čo cyklus TCA sa vyskytuje v mitochondriách.
Čo je glykolýza?
Glykolýza alebo Embden-Meyerhofova cesta je prvým krokom výroby energie a prebieha v cytosóle aeróbov aj anaeróbov. Je to enzýmom katalyzovaný reakčný postup, ktorý pozostáva z desiatich reakčných krokov. Pri glykolýze sú molekuly cukru fosforylované a zachytené v bunke, aby sa katabolizovali na dve molekuly pyruvátu (zlúčeniny troch uhlíkov), ktoré sú konečnými produktmi glykolýzy.
Štádiá glykolýzy
Má tri hlavné fázy takto:
Prípravná fáza
V tomto štádiu sú zvyšky cukrov, ktoré obsahujú šesť atómov uhlíka, fosforylované a zachytené v bunke. Prípravná fáza je fáza vyžadujúca energiu, v ktorej sa využívajú dve molekuly ATP.
Štádium štiepenia
Počas tejto fázy sa 6-uhlíková molekula štiepi na dva fosforylované 3-uhlíkové zvyšky.
Fáza vyplatenia
Toto je posledná fáza glykolýzy, kde sa syntetizujú ATP a NADH. Na každých 6 uhlíkových cukrových substrátov sa vyrobia 4 molekuly ATP, 2 molekuly NADH a 2 molekuly pyruvátu; je to teda fáza glykolýzy produkujúca energiu.
Obrázok 01: Glykolýza
Celková reakcia glykolýzy
Glukóza + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Pyruvát + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Čistá produkcia ATP=2ATP
Čo je cyklus TCA?
TCA cyklus, tiež označovaný ako cyklus kyseliny citrónovej alebo Krebsov cyklus, prebieha v matrici mitochondrií. Je súčasťou aeróbneho dýchania; preto prebieha iba v aeróboch. Cyklus TCA je cyklická, enzýmom katalyzovaná dráha, kde 4-uhlíkový substrát (kyselina oxaloctová) akceptuje 2-uhlíkový Acetyl CoA za vzniku 6-uhlíkovej molekuly (citrát). Citrát prechádza cyklickou metabolickou cestou, pri ktorej vznikajú dve molekuly oxidu uhličitého, dve molekuly NADH, jedna molekula FADH2a jedna molekula GTP. Primárnou funkciou cyklu TCA je zber vysokoenergetických elektrónov z uhlíkových palív. Tieto vysokoenergetické elektróny sú potom prenesené do elektrónového transportného reťazca, čo je konečná fáza aeróbneho dýchania pre syntézu ATP. Cyklus TCA tiež pôsobí ako konečná spoločná cesta pre oxidáciu sacharidov, aminokyselín, mastných kyselín a nukleotidov. Sacharidy a mastné kyseliny vstupujú do cyklu TCA ako acetylkoenzým A, zatiaľ čo aminokyseliny vstupujú do cyklu TCA ako α – ketoglutarát a nukleotidy ako fumarát.
Obrázok 02: Cyklus TCA
Celková reakcia cyklu TCA
Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + HDP + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Aké sú podobnosti medzi glykolýzou a cyklom TCA?
- Glykolýza a cyklus TCA pozostávajú zo série reakcií katalyzovaných enzýmami.
- V oboch procesoch prebieha fosforylácia na úrovni substrátu.
- Oba procesy produkujú NADH, H2O ako produkty.
- Oba procesy sú regulované prostredníctvom hormonálnej kontroly, alosterickej regulácie a inhibície konečného produktu (mechanizmy spätnej väzby).
Aký je rozdiel medzi glykolýzou a cyklom TCA?
Glykolýza vs cyklus TCA |
|
| Glykolýza je proces, pri ktorom sa 6 molekúl uhlíkového cukru (monosacharidu) katabolizuje na 3-uhlíkové molekuly pyruvátu prostredníctvom enzýmovo katalyzovaných reakcií. | TCA cyklus je proces, pri ktorom sa energia uložená v uhlíkových molekulách zbiera na výrobu zlúčenín bohatých na elektróny pre elektrónový transportný reťazec na syntézu ATP prostredníctvom oxidačnej fosforylácie. |
| Site of Reaction | |
| Glykolýza prebieha v cytosóle. | TCA cyklus sa vyskytuje v matrici mitochondrií. |
| Požiadavka na kyslík | |
| Glykolýza môže nastať za aeróbnych aj anaeróbnych podmienok. | TCA cyklus je prísne aeróbny. |
| Počiatočná zmes | |
| Šesťuhlíkový monosacharid (glukóza) je východiskovým substrátom glykolýzy. | Štyri uhlíkový oxaloacetát je východiskovým substrátom cyklu TCA. |
| Koncové produkty | |
| Dve molekuly pyruvátu, dve molekuly ATP a dve molekuly NADH sú konečnými produktmi glykolýzy. | Dva CO2, jeden GTP, tri NADH a jeden FADH2 sú konečnými produktmi cyklu TCA. |
| Sekvencia reakcií | |
| Glykolytické reakcie prebiehajú ako lineárna sekvencia. | TCA cyklus prebieha prostredníctvom cyklickej sekvencie. |
| Zapojenie CO2 | |
| CO2 sa nevyžaduje ani sa nevytvára počas glykolýzy. | CO2 sa produkuje pre každú molekulu acetyl-co A cyklu TCA. |
| Spotreba ATP | |
| 2 molekuly ATP sú spotrebované glykolytickou cestou. | Molekuly ATP sa v cykle TCA nevyužívajú. |
Zhrnutie – Glykolýza vs cyklus TCA
Glykolýza a cyklus TCA sú dve životne dôležité metabolické cesty zapojené do výroby energie prostredníctvom uhlíkových medziproduktov odvodených z makromolekúl uhľohydrátov, bielkovín, tukov a nukleových kyselín. Oba procesy sú sprostredkované enzýmami a sú pod stálou reguláciou na základe energetických požiadaviek bunky/organizmu a rýchlosti týchto procesov sa líšia v rôznych podmienkach, ako je stav nalačno, stav dobre najedený, stav hladovania a stav cvičenia. Je dôležité študovať reguláciu glykolytickej dráhy a cyklu TCA s cieľom odvodiť biochemické vzťahy na riešenie metabolickej nerovnováhy v tele. Glykolýza je iniciatívny proces dýchania a cyklus TCA je druhou hlavnou fázou aeróbneho dýchania, ktorá sa spája s konečnou fázou dýchania (reťazec transportu elektrónov). Glykolýza prebieha v cytoplazme a produkuje pyruváty; tieto pyruváty vstupujú do mitochondrií a pomáhajú v cykle TCA. Glykolýza môže prebiehať v aeróbnych aj anaeróbnych organizmoch. Cyklus TCA sa však vyskytuje iba v aeróbnych organizmoch, pretože potrebuje aeróbne podmienky. Toto je rozdiel medzi glykolýzou a cyklom TCA.
Stiahnuť PDF verziu glykolýzy vs cyklus TCA
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi glykolýzou a cyklom TCA.
