Klíčovým rozdílem mezi Krebsovým cyklem glykolýzy a řetězcem transportu elektronů je čistý výnos. Glykolýza produkuje dva pyruváty, dva ATP a dva NADH, zatímco Krebsův cyklus produkuje dva oxidy uhličité, tři NADH, jeden FADH2,a jeden ATP. Elektronový transportní řetězec na druhé straně produkuje třicet čtyři ATP a jednu molekulu vody.
Buněčné dýchání je série metabolických reakcí, které probíhají v buňkách organismů za účelem přeměny chemické energie z kyslíku nebo živin na ATP a uvolnění odpadních produktů. Obvykle zahrnuje živiny, jako jsou sacharidy, mastné kyseliny a bílkoviny. Nejběžnějším oxidačním činidlem poskytujícím chemickou energii je molekulární kyslík. Tato chemická energie uložená v ATP pohání procesy, které vyžadují energii, jako je biosyntéza, lokomoce nebo transport molekul přes buněčné membrány. Buněčné dýchání je jedním ze způsobů, jak buňka uvolňuje chemickou energii k podpoře buněčných aktivit. Tyto reakce probíhají v řadě biochemických drah. Glykolýza, Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec, což jsou redoxní reakce, jsou tyto cesty.
Co je glykolýza?
Glykolýza je metabolická dráha, která přeměňuje glukózu na pyruvát. Tento proces probíhá v cytoplazmě. Je to první krok v rozkladu glukózy k extrakci energie v procesu buněčného metabolismu. Glykolýza je také známá jako první krok v buněčném dýchání. Glykolýza sestává ze série reakcí na extrakci energie, která zahrnuje štěpení molekuly šesti uhlíku; glukóza na tříuhlíkové molekuly; pyruváty. Během tohoto procesu se uvolněná volná energie využívá k výrobě vysokoenergetických molekul, jako je adenosintrifosfát (ATP) a nikotinamid adenindinukleotid (NADH).
Obrázek 01: Glykolýza
Glykolýza se skládá z deseti reakcí katalyzovaných deseti různými enzymy. Tato metabolická dráha nevyžaduje kyslík, proto je považována za anaerobní dráhu. Cesta glykolýzy má dvě oddělené fáze: přípravnou fázi, kde se ATP spotřebovává, a fázi výplaty, kde se ATP vyrábí. Každá fáze se skládá z pěti kroků. Během přípravné fáze probíhá prvních pět kroků – spotřebovávají energii na přeměnu glukózy na tříuhlíkové cukry fosfáty. Fáze výplaty zahrnuje posledních pět kroků, kde dochází k čistému zisku energeticky bohatých molekul. Vzhledem k tomu, že glukóza vede během přípravné fáze ke dvěma triózovým cukrům, každá reakce v výplatní fázi probíhá dvakrát na molekulu glukózy. Existuje tedy výtěžek dvou molekul NADH a čtyř molekul ATP. Čistý zisk glykolýzy zahrnuje dvě molekuly pyruvátu, dvě molekuly NADH a dvě molekuly ATP.
Co je Krebsův cyklus?
Krebsův cyklus (cyklus kyseliny citronové nebo cyklus trikarboxylových kyselin) je série chemických reakcí, které uvolňují uloženou energii oxidací acetyl co-A, dvouuhlíkové acetylové skupiny, která je odvozena ze sacharidů, bílkovin a tuků. Pyruvát, který vzniká během glykolýzy, se přeměňuje na acetyl co-A.
Obrázek 02: Krebsův cyklus
Krebsův cyklus probíhá v matrix mitochondrií eukaryot a v cytoplazmě prokaryot. Tento cyklus je cesta s uzavřenou smyčkou, která zahrnuje osm kroků. Zde poslední část cesty reformuje čtyřuhlíkovou molekulu, oxaloacetát, který je použit v prvním kroku. V této metabolické dráze se kyselina citrónová, která je spotřebována, regeneruje v sledu reakcí k dokončení cyklu. Krebsův cyklus zpočátku spotřebovává acetyl co-A a vodu, čímž se redukuje nikotinamid adenindinukleotid (NAD+) na NADH. V důsledku toho vzniká oxid uhličitý. Krebsův cyklus nakonec produkuje dvě molekuly oxidu uhličitého, jednu GTP nebo ATP, tři molekuly NADH a jednu FADH2 Osm kroků této série cyklu zahrnuje redoxní, dehydratační, hydratační a dekarboxylační reakce. Krebsův cyklus je považován za aerobní cestu, protože se používá kyslík.
Co je to elektronový transportní řetězec?
Elektronový transportní řetězec (ETC) je dráha, která se skládá ze série proteinových komplexů, které přenášejí elektrony z donorů elektronů na akceptory elektronů prostřednictvím redoxních reakcí. To způsobuje akumulaci vodíkových iontů v matrici mitochondrií. ETC probíhá ve vnitřní membráně mitochondrií. Zde se vytváří koncentrační gradient, kde vodíkové ionty difundují ven z matrice průchodem přes enzym ATP syntázy. To fosforyluje ADP produkující ATP.
Obrázek 03: Elektronový dopravní řetězec
ETC je posledním krokem aerobního dýchání, kdy elektrony přecházejí z jednoho komplexu do druhého, čímž se redukuje molekulární kyslík za vzniku vody. V této dráze se účastní čtyři proteinové komplexy. Jsou označeny jako komplex I, komplex II, komplex III a komplex IV. Jedinečnou vlastností ETC je přítomnost protonové pumpy, která vytváří protonový gradient přes mitochondriální membránu. Jinými slovy, elektrony jsou transportovány z NADH a FADH2 do molekulárního kyslíku. Zde jsou protony pumpovány z matrice do vnitřní membrány mitochondrií a kyslík je redukován za vzniku vody. Čistý zisk ETC zahrnuje třicet čtyři molekul ATP a jednu molekulu vody.
Jaké jsou podobnosti mezi glykolýzou, Krebsovým cyklem a elektronovým transportním řetězcem?
- Glykolýza, Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec jsou tři kroky zapojené do buněčného dýchání.
- Všechny tři cesty jsou zprostředkované enzymem.
- Tyto dráhy produkují ATP.
- Krebsův cyklus a ETC jsou aerobní cesty.
- Glykolýza a Krebsův cyklus produkují NADH.
- Krebsův cyklus i ETC probíhají v mitochondriích.
Jaký je rozdíl mezi Krebsovým cyklem glykolýzy a elektronovým transportním řetězcem?
Glykolýza produkuje dva pyruváty, dva ATP a dva NADH, zatímco Krebsův cyklus produkuje dva oxidy uhličité, tři NADH, jeden FADH2 a jeden ATP. Elektronový transportní řetězec produkuje třicet čtyři ATP a jednu molekulu vody. Toto je klíčový rozdíl mezi Krebsovým cyklem glykolýzy a řetězcem přenosu elektronů. Glykolýza se skládá z deseti kroků, které zahrnují deset různých enzymů a je lineární sekvencí, zatímco Krebsův cyklus se skládá z osmi kroků a je to dráha s uzavřenou smyčkou, kde poslední část dráhy reformuje molekulu, která se používá v prvním kroku. Na druhé straně, elektronový transportní řetězec je série reakcí, které se skládají ze čtyř proteinových komplexů a jsou také lineární sekvencí. To je další rozdíl mezi Krebsovým cyklem glykolýzy a řetězcem přenosu elektronů. Navíc glykolýza spotřebovává ATP, zatímco Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec ATP nespotřebovává. Další rozdíl mezi glykolýzou, Krebsovým cyklem a elektronovým transportním řetězcem je ten, že glykolýza je anaerobní dráha, zatímco Krebsův cyklus a ETC jsou aerobní dráhy.
Následující infografika uvádí rozdíly mezi glykolýzou, Krebsovým cyklem a elektronovým transportním řetězcem ve formě tabulky.
Shrnutí – Glykolýza versus Krebsův cyklus versus elektronový transportní řetězec
Buněčné dýchání je jedním ze způsobů, jak buňka uvolňuje chemickou energii jako palivo potřebné pro buněčné aktivity. To zahrnuje tři biochemické dráhy: glykolýzu, Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec. Glykolýza je metabolická cesta, která přeměňuje glukózu na pyruvát. Jedná se o anaerobní dráhu, která probíhá v cytoplazmě. Glykolýza je také známá jako první krok v buněčném dýchání. Glykolýza se skládá z deseti reakcí katalyzovaných deseti různými enzymy. Krebsův cyklus je série chemických reakcí, které uvolňují nahromaděnou energii prostřednictvím oxidace acetyl co-A, dvouuhlíkové acetylové skupiny. Krebsův cyklus probíhá v matrici mitochondrií. Je to cesta s uzavřenou smyčkou, která zahrnuje osm kroků. Krebsův cyklus je druhým krokem buněčného dýchání a je aerobní cestou. Elektronový transportní řetězec je dráha, která se skládá ze série proteinových komplexů, které přenášejí elektrony z donorů elektronů na akceptory elektronů prostřednictvím redoxních reakcí. Je to také aerobní dráha, která probíhá uvnitř vnitřní membrány mitochondrií. Toto shrnuje rozdíl mezi glykolýzovým Krebsovým cyklem a elektronovým transportním řetězcem.
