Peamine erinevus – glükolüüs vs TCA tsükkel
Hingamine on protsess, mis hõlmab rea reaktsioone, mis on seotud oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonide ning elektronide ülekandega. Hingamise lõpus toodavad organismid energiat, mida kasutada oma ainevahetusprotsessides. Seda energiat toodetakse ATP (rakkude energiavaluuta) kujul. Aeroobse hingamise ajal toimivad hapniku molekulid lõplike elektronide aktseptoritena ja redutseeritakse vee tootmiseks. See loob elektrokeemilise gradiendi, mis juhib ATP sünteesi. Aeroobne hingamine koosneb kolmest põhifaasist, kus süsiniku molekulid paigutatakse ümber ensüümi katalüüsitud reaktsioonide seeria kaudu, et saada ATP. Esimene faas, mis on ühine nii aeroobide kui ka anaeroobide jaoks, on glükolüütiline rada, kus suhkru substraat, peamiselt glükoos, kataboliseeritakse kaheks püruvaadi molekuliks. See muundamine tekitab kaks ATP molekuli ja kaks NADH molekuli. Teine faas on trikarboksüülhappe (TCA) tsükkel, mis on keskne sõlmpunkt, kus ühinevad kõigi metaboolsete radade vaheühendid, et aidata kaasa energia tootmisele, tekitades NADH, FADH2 ja kahte CO2 molekulioksüdatsiooni-redutseerimisreaktsioonide kaudu. TCA tsükkel toimub ainult aeroobides. Mõlemas protsessis toimub energia tootmiseks substraadi tasemel fosforüülimine. Peamine erinevus glükolüüsi ja TCA tsükli vahel on see, et glükolüüs toimub tsütoplasmas, samas kui TCA tsükkel toimub mitokondrites.
Mis on glükolüüs?
Glükolüüs ehk Embden-Meyerhofi rada on energiatootmise esimene samm ja see toimub nii aeroobide kui ka anaeroobide tsütosoolis. See on ensüümi katalüüsitud reaktsiooniprotseduur, mis koosneb kümnest reaktsioonietapist. Glükolüüsi käigus suhkrumolekulid fosforüülitakse ja jäävad rakku lõksu, et kataboliseerida kaheks püruvaadi molekuliks (kolm süsinikuühend), mis on glükolüüsi lõppproduktid.
Glükolüüsi etapid
Sellel on kolm peamist etappi:
Ettevalmistav etapp
Selles etapis fosforüülitakse kuut süsinikuaatomit sisaldavad suhkrujäägid ja jäävad rakku kinni. Ettevalmistav faas on energiat nõudev faas, kus kasutatakse kahte ATP molekuli.
Lõhkumise etapp
Selles faasis lõhustatakse 6-süsinikuline molekul kaheks fosforüülitud 3-süsinikuliseks jäägiks.
Maksa välja etapp
See on glükolüüsi viimane etapp, kus sünteesitakse ATP ja NADH. Iga 6 süsiniku suhkru substraadi kohta toodetakse 4 ATP molekuli, 2 NADH molekuli ja 2 püruvaadi molekuli; seega on see glükolüüsi energiat tootv faas.
Joonis 01: glükolüüs
Glükolüüsi üldine reaktsioon
Glükoos + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2püruvaat + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
ATP netotoodang=2ATP
Mis on TCA tsükkel?
TCA tsükkel, mida nimetatakse ka sidrunhappe tsükliks või Krebsi tsükliks, toimub mitokondrite maatriksis. See on osa aeroobsest hingamisest; seega toimub see ainult aeroobides. TCA tsükkel on tsükliline, ensüümi katalüüsitud rada, kus 4-süsinikuline substraat (oksaloäädikhape) võtab vastu 2-süsiniku atsetüül-CoA-d, et saada 6-süsinikuline molekul (tsitraat). Tsitraat läbib tsüklilise metaboolse raja, mille käigus tekib kaks süsinikdioksiidi molekuli, kaks NADH molekuli, üks FADH2 molekul ja üks GTP molekul. TCA tsükli esmane ülesanne on koguda süsinikkütustest kõrge energiaga elektrone. Need suure energiaga elektronid kantakse seejärel üle elektronide transpordiahelasse, mis on aeroobse hingamise viimane etapp ATP sünteesiks. TCA tsükkel toimib ka viimase ühise rajana süsivesikute, aminohapete, rasvhapete ja nukleotiidide oksüdeerimiseks. Süsivesikud ja rasvhapped sisenevad TCA tsüklisse atsetüülkoensüüm A-na, aminohapped aga α-ketoglutaraadina ja nukleotiidid fumaraadina.
Joonis 02: TCA tsükkel
TCA tsükli üldine reaktsioon
Atsetüül Co A + 3 NAD+ + FAD + SKT + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Millised on glükolüüsi ja TCA tsükli sarnasused?
- Glükolüüs ja TCA tsükkel koosnevad ensüümide katalüüsitud reaktsioonide seeriast.
- Mõlemas protsessis toimub substraadi tasemel fosforüülimine.
- Mõlemad protsessid toodavad toodetena NADH-d, H2O.
- Mõlemat protsessi reguleeritakse hormonaalse kontrolli, allosteerilise regulatsiooni ja lõpp-produkti inhibeerimise (tagasisidemehhanismide) kaudu.
Mis vahe on glükolüüsil ja TCA-tsüklil?
Glükolüüs vs TCA tsükkel |
|
| Glükolüüs on protsess, mille käigus 6 süsinikusisaldusega suhkru (monosahhariidi) molekuli kataboliseeritakse ensüümi katalüüsitud reaktsioonide kaudu 3 süsinikusisaldusega püruvaadi molekulideks. | TCA tsükkel on protsess, mille käigus kogutakse süsiniku molekulidesse salvestatud energia, et toota elektronirikkaid ühendeid elektronide transpordiahela jaoks, et sünteesida ATP oksüdatiivse fosforüülimise teel. |
| Reaktsiooni sait | |
| Tsütosoolis toimub glükolüüs. | TCA tsükkel toimub mitokondrite maatriksis. |
| Hapnikuvajadus | |
| Glükolüüs võib toimuda nii aeroobsetes kui anaeroobsetes tingimustes. | TCA tsükkel on rangelt aeroobne. |
| Algusühend | |
| Kuus süsinikmonosahhariidi (glükoos) on glükolüüsi algsubstraat. | Nelja süsiniku oksaloatsetaat on TCA tsükli lähtesubstraat. |
| Lõpptooted | |
| Kaks püruvaadi molekuli, kaks ATP molekuli ja kaks NADH molekuli on glükolüüsi lõppproduktid. | Kaks CO2, üks GTP, kolm NADH ja üks FADH2 on TCA tsükli lõpp-produktid. |
| Reaktsioonide jada | |
| Glükolüütilised reaktsioonid toimuvad lineaarse järjestusega. | TCA tsükkel toimub tsüklilise jada kaudu. |
| CO kaasamine2 | |
| CO2 ei ole vajalik ega teki glükolüüsi ajal. | CO2 toodetakse iga TCA tsükli atsetüül co-A molekuli jaoks. |
| ATP tarbimine | |
| 2 ATP molekuli tarbib glükolüütiline rada. | ATP-molekule TCA-tsüklis ei kasutata. |
Kokkuvõte – glükolüüs vs TCA tsükkel
Glükolüüs ja TCA tsükkel on kaks olulist metaboolset rada, mis on seotud energia tootmisega süsiniku vaheühendite kaudu, mis on saadud makromolekulidest süsivesikud, valgud, rasvad ja nukleiinhapped. Mõlemad protsessid on ensüümi vahendatud ja raku/organismi energiavajaduse alusel pideva reguleerimise all ning nende protsesside kiirused erinevad erinevates tingimustes, nagu tühja kõhuga, hästi toidetud olekus, nälgimises ja kehalises olekus. Oluline on uurida glükolüütilise raja ja TCA tsükli reguleerimist, et tuletada biokeemilisi seoseid, et käsitleda keha metaboolset tasakaalustamatust. Glükolüüs on hingamise algatusprotsess ja TCA tsükkel on aeroobse hingamise teine suur faas, mis ühendub hingamise viimase etapiga (elektronide transpordiahel). Glükolüüs toimub tsütoplasmas ja toodab püruvaate; need püruvaadid sisenevad mitokondritesse ja aitavad kaasa TCA tsüklile. Glükolüüs võib toimuda nii aeroobsete kui anaeroobsete organismide all. Kuid TCA tsükkel toimub ainult aeroobsetes organismides, kuna see vajab aeroobseid tingimusi. See on erinevus glükolüüsi ja TCA tsükli vahel.
Laadi alla glükolüüsi ja TCA tsükli PDF-versioon
Saate alla laadida selle artikli PDF-versiooni ja kasutada seda võrguühenduseta kasutamiseks vastav alt tsitaadi märkusele. Palun laadige PDF-versioon alla siit Glükolüüsi ja TCA tsükli erinevus.
