Põhiline erinevus glükolüüsi krebide tsükli ja elektronide transpordiahela vahel on puhastootlus. Glükolüüs tekitab kaks püruvaati, kaks ATP-d ja kaks NADH-d, samas kui Krebsi tsükkel toodab kahte süsinikdioksiidi, kolm NADH-d, ühte FADH2,ja ühte ATP-d. Elektronide transpordiahel seevastu toodab kolmkümmend neli ATP-d ja ühte veemolekuli.
Rakuhingamine on metaboolsete reaktsioonide jada, mis toimuvad organismide rakkudes, et muuta hapnikust või toitainetest saadav keemiline energia ATP-ks ja vabastada jääkaineid. Tavaliselt hõlmab see toitaineid nagu süsivesikud, rasvhapped ja valgud. Kõige tavalisem keemilist energiat andev oksüdeerija on molekulaarne hapnik. See ATP-s salvestatud keemiline energia juhib energiat nõudvaid protsesse, nagu biosüntees, liikumine või molekulide transportimine läbi rakumembraanide. Rakuhingamine on üks viise, kuidas rakk vabastab keemilist energiat, et toita raku tegevust. Need reaktsioonid toimuvad mitmete biokeemiliste radade kaudu. Glükolüüs, Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel, mis on redoksreaktsioonid, on need teed.
Mis on glükolüüs?
Glükolüüs on metaboolne rada, mis muudab glükoosi püruvaadiks. See protsess toimub tsütoplasmas. See on esimene samm glükoosi lagunemisel, et ammutada energiat raku ainevahetuse protsessis. Glükolüüsi tuntakse ka kui rakuhingamise esimest etappi. Glükolüüs koosneb rea reaktsioonidest energia eraldamiseks, mis hõlmab kuuest süsinikust koosneva molekuli lõhenemist; glükoosist kolme süsiniku molekulideks; püruvaadid. Selle protsessi käigus vabanevat vaba energiat kasutatakse suure energiaga molekulide, nagu adenosiintrifosfaat (ATP) ja nikotiinamiidadeniindinukleotiid (NADH) tootmiseks.
Joonis 01: glükolüüs
Glükolüüsi rada koosneb kümnest reaktsioonist, mida katalüüsivad kümme erinevat ensüümi. See metaboolne rada ei vaja hapnikku, seega peetakse seda anaeroobseks rajaks. Glükolüüsi rajal on kaks eraldi faasi: ettevalmistav faas, kus ATP-d tarbitakse, ja tasuvusfaas, kus ATP-d toodetakse. Iga etapp koosneb viiest etapist. Ettevalmistavas etapis toimuvad esimesed viis etappi – nad kulutavad energiat glükoosi muundamiseks kolme süsinikusisaldusega suhkrufosfaatideks. Tasuvusfaas hõlmab viit viimast etappi, mille käigus saadakse energiarikaste molekulide puhaskasum. Kuna ettevalmistavas etapis tekib glükoosist kaks trioossuhkrut, toimub iga tasuvusfaasi reaktsioon kaks korda glükoosimolekuli kohta. Seetõttu on saagis kaks NADH molekuli ja neli ATP molekuli. Glükolüüsi puhaskasum sisaldab kahte püruvaadi molekuli, kahte NADH molekuli ja kahte ATP molekuli.
Mis on Krebsi tsükkel?
Krebsi tsükkel (sidrunhappe tsükkel või trikarboksüülhappe tsükkel) on keemiliste reaktsioonide jada, mille käigus vabastatakse salvestatud energia süsivesikutest, valkudest ja rasvadest pärineva atsetüülko-A, kahe süsinikuga atsetüülrühma oksüdatsiooni kaudu.. Glükolüüsi käigus tekkiv püruvaat muundub atsetüülko-A-ks.
Joonis 02: Krebsi tsükkel
Krebsi tsükkel toimub eukarüootide mitokondrite maatriksis ja prokarüootide tsütoplasmas. See tsükkel on suletud ahelaga rada, mis sisaldab kaheksat sammu. Siin reformib raja viimane osa nelja süsiniku molekuli, oksaloatsetaadi, mida kasutatakse esimeses etapis. Sellel metaboolsel teel regenereeritakse tarbitav sidrunhape reaktsioonide jadana, et tsükkel lõpule viia. Krebsi tsükkel tarbib algselt atsetüülko-A-d ja vett, vähendades nikotiinamiidadeniindinukleotiidi (NAD+) NADH-ks. Selle tulemusena tekib süsinikdioksiid. Krebsi tsükkel toodab lõpuks kaks süsinikdioksiidi molekuli, üks GTP või ATP, kolm NADH molekuli ja üks FADH2 Selle tsüklisarja kaheksa etappi hõlmavad redoks-, dehüdratsiooni-, hüdratatsiooni- ja dekarboksüülimisreaktsioone. Krebsi tsüklit peetakse aeroobseks rajaks, kuna kasutatakse hapnikku.
Mis on elektronide transpordiahel?
Elektronide transpordiahel (ETC) on rada, mis koosneb valgukompleksidest, mis kannavad elektronid redoksreaktsioonide kaudu elektronidoonoritelt elektroni aktseptoritele. See põhjustab vesinikioonide kogunemist mitokondrite maatriksisse. ETC toimub mitokondrite sisemembraanis. Siin moodustub kontsentratsioonigradient, kus vesinikuioonid difundeeruvad maatriksist välja, läbides ATP süntaasi ensüümi. See fosforüülib ADP-d, mis toodab ATP-d.
Joonis 03: Elektronide transpordiahel
ETC on aeroobse hingamise viimane etapp, kus elektronid kantakse ühest kompleksist teise, vähendades molekulaarset hapnikku vee tootmiseks. Selles rajas osaleb neli valgukompleksi. Need on märgistatud kui kompleks I, kompleks II, kompleks III ja kompleks IV. ETC ainulaadne omadus on prootonpumba olemasolu, mis loob prootonite gradiendi läbi mitokondriaalse membraani. Teisisõnu, elektronid viiakse NADH-st ja FADH2 molekulaarsesse hapnikusse. Siin pumbatakse prootonid maatriksist mitokondrite sisemembraanile ja hapnik redutseeritakse, moodustades vett. ETC puhaskasum sisaldab 34 ATP molekuli ja ühte veemolekuli.
Millised on glükolüüsi Krebsi tsükli ja elektronide transpordiahela sarnasused?
- Glükolüüs, Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel on kolm etappi, mis on seotud rakuhingamisega.
- Kõik kolm rada on ensüümi vahendatud.
- Need rajad toodavad ATP-d.
- Krebsi tsükkel ja ETC on aeroobsed rajad.
- Glükolüüs ja Krebsi tsükkel toodavad NADH-d.
- Nii Krebsi tsükkel kui ka ETC toimuvad mitokondrites.
Mis vahe on glükolüüsi Krebsi tsüklil ja elektronide transpordiahelal?
Glükolüüsi käigus tekib kaks püruvaati, kaks ATP-d ja kaks NADH-d, Krebsi tsükkel aga kaks süsinikdioksiidi, kolm NADH, üks FADH2 ja üks ATP. Elektronide transpordiahel toodab kolmkümmend neli ATP-d ja ühte veemolekuli. See on peamine erinevus glükolüüsi Krebsi tsükli ja elektronide transpordiahela vahel. Glükolüüs koosneb kümnest etapist, mis hõlmavad kümmet erinevat ensüümi ja on lineaarne järjestus, samas kui Krebsi tsükkel koosneb kaheksast etapist ja see on suletud ahelaga rada, kus raja viimane osa reformib esimeses etapis kasutatava molekuli. Teisest küljest on elektronide transpordiahel reaktsioonide jada, mis koosneb neljast valgukompleksist ja on samuti lineaarne järjestus. See on veel üks erinevus glükolüüsi krebsi tsükli ja elektronide transpordiahela vahel. Veelgi enam, glükolüüs tarbib ATP-d, samas kui Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel ei tarbi ATP-d. Teine erinevus glükolüüsi Krebsi tsükli ja elektronide transpordiahela vahel on see, et glükolüüs on anaeroobne rada, samas kui Krebsi tsükkel ja ETC on aeroobsed teed.
Järgmine infograafik loetleb tabeli kujul erinevused glükolüüsi krebide tsükli ja elektronide transpordiahela vahel.
Kokkuvõte – glükolüüs vs Krebsi tsükkel vs elektronide transpordiahel
Rakuhingamine on üks viise, kuidas rakk eraldab keemilist energiat rakutegevuseks vajalikuks kütuseks. See hõlmab kolme biokeemilist rada: glükolüüs, Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel. Glükolüüs on metaboolne rada, mis muudab glükoosi püruvaadiks. See on anaeroobne rada, mis toimub tsütoplasmas. Glükolüüsi tuntakse ka kui rakuhingamise esimest etappi. Glükolüüsi rada koosneb kümnest reaktsioonist, mida katalüüsivad kümme erinevat ensüümi. Krebsi tsükkel on keemiliste reaktsioonide jada, mille käigus vabastatakse salvestatud energia atsetüülko-A, kahe süsinikuga atsetüülrühma oksüdatsiooni kaudu. Krebsi tsükkel toimub mitokondrite maatriksis. See on suletud ahelaga rada, mis sisaldab kaheksat sammu. Krebsi tsükkel on rakulise hingamise teine etapp ja see on aeroobne rada. Elektronide transpordiahel on rada, mis koosneb valgukompleksidest, mis kannavad elektronid redoksreaktsioonide kaudu elektronidoonoritelt elektroni aktseptoritele. See on ka aeroobne rada, mis toimub mitokondrite sisemembraanis. Seega võtab see kokku erinevuse glükolüüsi krebsi tsükli ja elektronide transpordiahela vahel.
