Avainero – glykolyysi vs. TCA-sykli
Hengitys on prosessi, jossa on joukko reaktioita, jotka liittyvät hapetus- ja pelkistysreaktioihin sekä elektronien siirtoon. Hengityksen lopussa organismit tuottavat energiaa aineenvaihduntaprosesseihinsa. Tämä energia tuotetaan ATP:n (solujen energiavaluutta) muodossa. Aerobisen hengityksen aikana happimolekyylit toimivat lopullisina elektronien vastaanottajina ja pelkistyvät tuottamaan vettä. Tämä luo sähkökemiallisen gradientin, joka ohjaa ATP-synteesiä. Aerobinen hengitys koostuu kolmesta päävaiheesta, joissa hiilimolekyylit järjestyvät uudelleen sarjan entsyymitatalysoimia reaktioita, jolloin saadaan ATP. Ensimmäinen vaihe, joka on yhteinen sekä aerobeille että anaerobeille, on glykolyyttinen reitti, jossa sokerisubstraatti, pääasiassa glukoosi, kataboloituu kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi. Tämä konversio tuottaa kaksi ATP-molekyyliä ja kaksi NADH-molekyyliä. Toinen vaihe on trikarboksyylihapon (TCA) kierto, joka on keskuskeskus, jossa kaikkien aineenvaihduntareittien välituotteet yhdistyvät edistääkseen energiantuotantoa tuottamalla NADH:ta, FADH2:ta ja kahta CO2-molekyyliähapetus-pelkistysreaktioiden kautta. TCA-sykli tapahtuu vain aerobeissa. Molemmissa näissä prosesseissa tapahtuu substraattitason fosforylaatio energian tuottamiseksi. avainero glykolyysin ja TCA-syklin välillä on, että glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa, kun taas TCA-sykli tapahtuu mitokondrioissa.
Mikä on glykolyysi?
Glykolyysi eli Embden-Meyerhof Pathway on energiantuotannon ensimmäinen vaihe, ja se tapahtuu sekä aerobien että anaerobien sytosolissa. Se on entsyymikatalysoitu reaktiomenetelmä, joka käsittää kymmenen reaktiovaihetta. Glykolyysissä sokerimolekyylit fosforyloituvat ja jäävät kiinni soluun katabolisoituakseen kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi (kolmehiiliyhdisteeksi), jotka ovat glykolyysin lopputuotteita.
Glykolyysivaiheet
Siellä on kolme päävaihetta seuraavasti:
Valmistusvaihe
Tässä vaiheessa kuusi hiiliatomia sisältävät sokeritähteet fosforyloituvat ja jäävät soluun. Valmisteluvaihe on energiaa vaativa vaihe, jossa käytetään kahta ATP-molekyyliä.
Cleavage Stage
Tämän vaiheen aikana 6-hiilinen molekyyli pilkkoutuu kahdeksi fosforyloiduksi 3-hiilitähteeksi.
Maksa Stage
Tämä on glykolyysin viimeinen vaihe, jossa ATP ja NADH syntetisoidaan. Jokaista 6 hiilisokerisubstraattia kohti tuotetaan 4 ATP-molekyyliä, 2 NADH-molekyyliä ja 2 pyruvaattimolekyyliä; siis se on glykolyysin energiaa tuottava vaihe.
Kuva 01: Glykolyysi
Glykolyysin kokonaisreaktio
Glukoosi + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Pyruvaatti + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
ATP:n nettotuotanto=2ATP
Mikä on TCA-sykli?
TCA-sykli, jota kutsutaan myös sitruunahapposykliksi tai Krebsin sykliksi, tapahtuu mitokondrioiden matriisissa. Se on osa aerobista hengitystä; siksi se tapahtuu vain aerobeissa. TCA-sykli on syklinen, entsyymitatalysoima reitti, jossa 4-hiilisubstraatti (oksaloetikkahappo) hyväksyy 2-hiilisen asetyyli-CoA:n tuottaen 6-hiilisen molekyylin (sitraatti). Sitraatti käy läpi syklisen aineenvaihduntareitin, joka tuottaa kaksi hiilidioksidimolekyyliä, kaksi NADH-molekyyliä, yksi FADH2 -molekyyli ja yksi GTP-molekyyli. TCA-syklin ensisijainen tehtävä on kerätä suurienergisiä elektroneja hiilipolttoaineista. Nämä korkeaenergiset elektronit siirretään sitten elektronien kuljetusketjuun, joka on aerobisen hengityksen viimeinen vaihe ATP:n synteesiä varten. TCA-sykli toimii myös viimeisenä yhteisenä reittinä hiilihydraattien, aminohappojen, rasvahappojen ja nukleotidien hapettumiseen. Hiilihydraatit ja rasvahapot tulevat TCA-kiertoon asetyylikoentsyymi A:na, kun taas aminohapot TCA-kiertoon α-ketoglutaraattina ja nukleotidit fumaraattina.
Kuva 02: TCA-sykli
TCA-syklin kokonaisreaktio
Asetyyli Co A + 3 NAD+ + FAD + BKT + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Mitä yhtäläisyyksiä on glykolyysin ja TCA-syklin välillä?
- Glykolyysi ja TCA-sykli koostuvat sarjasta entsyymitatalysoimia reaktioita.
- Molemmissa prosesseissa tapahtuu substraattitason fosforylaatiota.
- Molemmat prosessit tuottavat NADH:ta, H2O:ta tuotteina.
- Molempia prosesseja säätelee hormonaalinen säätely, allosteerinen säätely ja lopputuotteen esto (palautemekanismit).
Mitä eroa on glykolyysillä ja TCA-syklillä?
Glykolyysi vs TCA-sykli |
|
| Glykolyysi on prosessi, jossa 6 hiilen sokeri- (monosakkaridi) molekyyliä kataboloituu 3-hiilisiksi pyruvaattimolekyyleiksi entsyymikatalysoimien reaktioiden kautta. | TCA-sykli on prosessi, jossa hiilimolekyyleihin varastoitunut energia kerätään t alteen, jotta saadaan aikaan runsaasti elektroneja sisältäviä yhdisteitä elektronien kuljetusketjuun ATP:n syntetisoimiseksi oksidatiivisen fosforylaation kautta. |
| Reaktiopaikka | |
| Glykolyysi tapahtuu sytosolissa. | TCA-sykli tapahtuu mitokondrioiden matriisissa. |
| Hapentarve | |
| Glykolyysi voi tapahtua sekä aerobisissa että anaerobisissa olosuhteissa. | TCA-sykli on tiukasti aerobista. |
| Alkuyhdiste | |
| Kuusi hiilimonosakkaridia (glukoosi) on glykolyysin alkusubstraatti. | Neljähiilinen oksaloasetaatti on TCA-syklin alkusubstraatti. |
| Lopputuotteet | |
| Kaksi pyruvaattimolekyyliä, kaksi ATP-molekyyliä ja kaksi NADH-molekyyliä ovat glykolyysin lopputuotteita. | Kaksi CO2, yksi GTP, kolme NADH ja yksi FADH2 ovat TCA-syklin lopputuotteita. |
| Reaktiosarja | |
| Glykolyyttiset reaktiot tapahtuvat lineaarisena sekvenssinä. | TCA-sykli tapahtuu syklisessä järjestyksessä. |
| CO:n osallistuminen2 | |
| CO2:ta ei vaadita tai tuota glykolyysin aikana. | CO2:ta syntyy jokaiselle TCA-syklin asetyyliko-A-molekyylille. |
| ATP:n kulutus | |
| 2 ATP-molekyyliä kuluu glykolyyttinen reitti. | ATP-molekyylejä ei käytetä TCA-syklissä. |
Yhteenveto – Glykolyysi vs. TCA-sykli
Glykolyysi ja TCA-kierto ovat kaksi elintärkeää aineenvaihduntareittiä, jotka osallistuvat energian tuotantoon makromolekyyleistä hiilihydraateista, proteiineista, rasvoista ja nukleiinihapoista peräisin olevien hiilen välituotteiden kautta. Molemmat prosessit ovat entsyymivälitteisiä ja jatkuvassa säätelyssä solun/organismin energiantarpeen perusteella, ja näiden prosessien nopeudet vaihtelevat eri olosuhteissa, kuten paastotilassa, hyvin ruokitussa tilassa, nälkätilassa ja harjoittelutilassa. On tärkeää tutkia glykolyyttisen reitin ja TCA-syklin säätelyä biokemiallisten suhteiden saamiseksi kehon metabolisen epätasapainon korjaamiseksi. Glykolyysi on hengityksen aloiteprosessi ja TCA-sykli on aerobisen hengityksen toinen päävaihe, joka liittyy hengityksen viimeiseen vaiheeseen (elektronin kuljetusketju). Glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa ja tuottaa pyruvaatteja; nämä pyruvaatit pääsevät mitokondrioihin ja auttavat TCA-kiertoa. Glykolyysi voi tapahtua sekä aerobisten että anaerobisten organismien alla. TCA-sykli tapahtuu kuitenkin vain aerobisissa organismeissa, koska se tarvitsee aerobisia olosuhteita. Tämä on ero glykolyysin ja TCA-syklin välillä.
Lataa PDF-versio glykolyysistä vs TCA-syklistä
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Glykolyysin ja TCA-syklin ero.
