Klíčový rozdíl – glykolýza vs. cyklus TCA
Dýchání je proces, který zabírá řadu reakcí, které jsou spojeny s oxidačními a redukčními reakcemi a přenosem elektronů. Na konci dýchání organismy produkují energii, kterou využívají pro své metabolické procesy. Tato energie se vyrábí ve formě ATP (energetická měna buněk). Během aerobního dýchání molekuly kyslíku fungují jako konečné akceptory elektronů a jsou redukovány za vzniku vody. To vytváří elektrochemický gradient, který pohání syntézu ATP. Aerobní dýchání se skládá ze tří hlavních fází, kde jsou molekuly uhlíku přeskupovány prostřednictvím řady enzymaticky katalyzovaných reakcí za vzniku ATP. První fáze, společná jak pro aeroby, tak pro anaeroby, je glykolytická dráha, kde je cukerný substrát, hlavně glukóza, katabolizován na dvě molekuly pyruvátu. Tato konverze produkuje dvě molekuly ATP a dvě molekuly NADH. Druhou fází je cyklus trikarboxylových kyselin (TCA), což je centrální uzel, kde se spojují meziprodukty všech metabolických drah, aby přispěly k produkci energie produkcí NADH, FADH2 a dvou molekul CO2prostřednictvím oxidačně-redukčních reakcí. Cyklus TCA probíhá pouze v aerobech. V obou těchto procesech probíhá fosforylace na úrovni substrátu za účelem výroby energie. Klíčový rozdíl mezi glykolýzou a cyklem TCA je v tom, že glykolýza probíhá v cytoplazmě, zatímco cyklus TCA se vyskytuje v mitochondriích.
Co je glykolýza?
Glykolýza neboli Embden-Meyerhofova stezka je prvním krokem výroby energie a probíhá v cytosolu aerobů i anaerobů. Jedná se o enzymaticky katalyzovaný reakční postup zahrnující deset reakčních kroků. Při glykolýze jsou molekuly cukru fosforylovány a zachyceny v buňce, aby se katabolizovaly na dvě molekuly pyruvátu (sloučenina se třemi uhlíky), které jsou konečnými produkty glykolýzy.
Fáze glykolýzy
Má tři hlavní fáze takto:
Přípravná fáze
V této fázi jsou zbytky cukru, které obsahují šest atomů uhlíku, fosforylovány a zachyceny v buňce. Přípravná fáze je fáze vyžadující energii, kde jsou využity dvě molekuly ATP.
Fáze štěpení
Během této fáze je 6-uhlíková molekula štěpena na dva fosforylované 3-uhlíkové zbytky.
Fáze splacení
Toto je poslední fáze glykolýzy, kde dochází k syntéze ATP a NADH. Pro každých 6 uhlíkových cukrových substrátů jsou produkovány 4 molekuly ATP, 2 molekuly NADH a 2 molekuly pyruvátu; jde tedy o fázi glykolýzy produkující energii.
Obrázek 01: Glykolýza
Celková reakce glykolýzy
Glukóza + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Pyruvát + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Čistá produkce ATP=2ATP
Co je cyklus TCA?
TCA cyklus, také označovaný jako cyklus kyseliny citronové nebo Krebsův cyklus, probíhá v matrici mitochondrií. Je součástí aerobního dýchání; odehrává se tedy pouze v aerobech. Cyklus TCA je cyklická, enzymem katalyzovaná cesta, kde 4-uhlíkový substrát (kyselina oxalooctová) přijímá 2-uhlíkový Acetyl CoA za vzniku 6-uhlíkové molekuly (citrát). Citrát prochází cyklickou metabolickou cestou za vzniku dvou molekul oxidu uhličitého, dvou molekul NADH, jedné molekuly FADH2a jedné molekuly GTP. Primární funkcí cyklu TCA je sklízet vysokoenergetické elektrony z uhlíkových paliv. Tyto vysokoenergetické elektrony jsou pak přeneseny do elektronového transportního řetězce, což je konečná fáze aerobního dýchání pro syntézu ATP. Cyklus TCA také působí jako konečná společná cesta pro oxidaci sacharidů, aminokyselin, mastných kyselin a nukleotidů. Sacharidy a mastné kyseliny vstupují do cyklu TCA jako acetylkoenzym A, zatímco aminokyseliny vstupují do cyklu TCA jako α – ketoglutarát a nukleotidy jako fumarát.
Obrázek 02: Cyklus TCA
Celková reakce cyklu TCA
Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + GDP + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Jaké jsou podobnosti mezi glykolýzou a cyklem TCA?
- Glykolýza a cyklus TCA se skládají ze série reakcí katalyzovaných enzymem.
- V obou procesech probíhá fosforylace na úrovni substrátu.
- Oba procesy produkují NADH, H2O jako produkty.
- Oba procesy jsou regulovány hormonální kontrolou, alosterickou regulací a inhibicí konečného produktu (mechanismy zpětné vazby).
Jaký je rozdíl mezi glykolýzou a cyklem TCA?
Glykolýza vs cyklus TCA |
|
| Glykolýza je proces, při kterém je 6 molekul uhlíkového cukru (monosacharidu) katabolizováno na 3-uhlíkové molekuly pyruvátu prostřednictvím reakcí katalyzovaných enzymem. | TCA cyklus je proces, při kterém se energie uložená v molekulách uhlíku sbírá za účelem výroby sloučenin bohatých na elektrony pro elektronový transportní řetězec k syntéze ATP prostřednictvím oxidační fosforylace. |
| Místo reakce | |
| Glykolýza probíhá v cytosolu. | TCA cyklus se vyskytuje v matrix mitochondrií. |
| Požadavek na kyslík | |
| Glykolýza může nastat za aerobních i anaerobních podmínek. | TCA cyklus je přísně aerobní. |
| Výchozí směs | |
| Šest uhlíkových monosacharidů (glukóza) je výchozím substrátem glykolýzy. | Čtyřuhlíkový oxaloacetát je výchozím substrátem cyklu TCA. |
| Koncové produkty | |
| Dvě molekuly pyruvátu, dvě molekuly ATP a dvě molekuly NADH jsou konečnými produkty glykolýzy. | Dva CO2, jeden GTP, tři NADH a jeden FADH2 jsou konečnými produkty cyklu TCA. |
| Sekvence reakcí | |
| Glykolytické reakce probíhají jako lineární sekvence. | TCA cyklus probíhá prostřednictvím cyklické sekvence. |
| Zapojení CO2 | |
| CO2 není potřeba ani se nevytváří během glykolýzy. | CO2 je produkován pro každou molekulu acetyl co A cyklu TCA. |
| Spotřeba ATP | |
| 2 molekuly ATP jsou spotřebovávány glykolytickou cestou. | Molekuly ATP nejsou využity v cyklu TCA. |
Shrnutí – Glykolýza vs cyklus TCA
Glykolýza a cyklus TCA jsou dvě životně důležité metabolické dráhy zapojené do produkce energie prostřednictvím uhlíkových meziproduktů odvozených z makromolekul sacharidů, bílkovin, tuků a nukleových kyselin. Oba procesy jsou zprostředkované enzymy a jsou pod neustálou regulací na základě energetických požadavků buňky/organismu a rychlost těchto procesů se liší za různých podmínek, jako je stav nalačno, stav dobře nasycený, stav hladovění a stav cvičení. Je důležité studovat regulaci glykolytické dráhy a cyklu TCA, aby bylo možné odvodit biochemické vztahy pro řešení metabolické nerovnováhy v těle. Glykolýza je iniciační proces dýchání a cyklus TCA je druhá hlavní fáze aerobního dýchání, která se pojí s konečnou fází dýchání (elektronový transportní řetězec). Glykolýza probíhá v cytoplazmě a produkuje pyruváty; tyto pyruváty vstupují do mitochondrií a pomáhají v cyklu TCA. Glykolýza se může odehrávat v aerobních i anaerobních organismech. Cyklus TCA se však děje pouze v aerobních organismech, protože potřebuje aerobní podmínky. To je rozdíl mezi glykolýzou a cyklem TCA.
Stáhnout PDF verzi Glykolýzy vs TCA Cycle
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi glykolýzou a cyklem TCA.
