Ключовата разлика между цикъла на Кребс на гликолизата и веригата за пренос на електрони е нетният добив. Гликолизата произвежда два пирувата, два ATP и два NADH, докато цикълът на Кребс произвежда два въглероден диоксид, три NADH, един FADH2, и един ATP. Електронната транспортна верига, от друга страна, произвежда тридесет и четири ATP и една водна молекула.
Клетъчното дишане е поредица от метаболитни реакции, които се случват в клетките на организмите за преобразуване на химическа енергия от кислород или хранителни вещества в АТФ и освобождаване на отпадъчни продукти. Обикновено включва хранителни вещества като въглехидрати, мастни киселини и протеини. Най-разпространеният окислител, осигуряващ химическа енергия, е молекулярният кислород. Тази химическа енергия, съхранявана в АТФ, задвижва процеси, които изискват енергия, като биосинтеза, придвижване или транспортиране на молекули през клетъчните мембрани. Клетъчното дишане е един от начините, по които клетката освобождава химическа енергия за захранване на клетъчните дейности. Тези реакции протичат в поредица от биохимични пътища. Гликолизата, цикълът на Кребс и веригата за пренос на електрони, които са редокс реакции, са тези пътища.
Какво е гликолиза?
Гликолизата е метаболитен път, който превръща глюкозата в пируват. Този процес протича в цитоплазмата. Това е първата стъпка в разграждането на глюкозата за извличане на енергия в процеса на клетъчния метаболизъм. Гликолизата е известна също като първата стъпка в клетъчното дишане. Гликолизата се състои от поредица от реакции за извличане на енергия, която включва разделяне на молекулата с шест въглерода; глюкоза към тривъглеродни молекули; пирувати. По време на този процес освободената свободна енергия се използва за производството на високоенергийни молекули като аденозин трифосфат (ATP) и никотинамид аденин динуклеотид (NADH).
Фигура 01: Гликолиза
Пътят на гликолизата се състои от десет реакции, катализирани от десет различни ензима. Този метаболитен път не изисква кислород, така че се счита за анаеробен път. Пътят на гликолизата има две отделни фази: подготвителна фаза, където се консумира АТФ, и фаза на изплащане, където се произвежда АТФ. Всяка фаза се състои от пет стъпки. По време на подготвителната фаза се извършват първите пет стъпки – те консумират енергия за превръщане на глюкозата в тривъглеродни захарни фосфати. Фазата на изплащане включва последните пет стъпки, където има нетна печалба от богати на енергия молекули. Тъй като глюкозата води до две триозни захари по време на подготвителната фаза, всяка реакция във фазата на изплащане се случва два пъти на глюкозна молекула. Следователно има добив от две NADH молекули и четири ATP молекули. Нетната печалба от гликолизата включва две молекули пируват, две молекули NADH и две молекули ATP.
Какво представлява цикълът на Кребс?
Цикълът на Кребс (цикъл на лимонената киселина или цикъл на трикарбоксилната киселина) е серия от химични реакции за освобождаване на съхранена енергия чрез окисление на ацетил ко-А, двувъглеродна ацетилова група, която се получава от въглехидрати, протеини и мазнини. Пируватът, който се произвежда по време на гликолиза, се превръща в ацетил co-A.
Фигура 02: Цикъл на Кребс
Цикълът на Кребс протича в матрицата на митохондриите на еукариотите и в цитоплазмата на прокариотите. Този цикъл е затворен цикъл, който включва осем стъпки. Тук последната част от пътя реформира четиривъглеродната молекула, оксалоацетат, която се използва в първата стъпка. В този метаболитен път лимонената киселина, която се консумира, се регенерира в последователност от реакции, за да завърши цикъла. Цикълът на Кребс първоначално консумира ацетил ко-А и вода, като редуцира никотинамид аденин динуклеотид (NAD+) до NADH. В резултат на това се произвежда въглероден диоксид. Цикълът на Кребс накрая произвежда две молекули въглероден диоксид, една GTP или ATP, три молекули NADH и една FADH2 Осемте стъпки на тази поредица от цикли включват реакции на редокс, дехидратация, хидратация и декарбоксилиране. Цикълът на Кребс се счита за аеробен път, тъй като се използва кислород.
Какво е електронна транспортна верига?
Транспортната верига на електрони (ETC) е път, който се състои от серия от протеинови комплекси, които пренасят електрони от донори на електрони към акцептори на електрони чрез редокс реакции. Това кара водородните йони да се натрупват в матрицата на митохондриите. ETC се извършва във вътрешната мембрана на митохондриите. Тук се образува концентрационен градиент, където водородните йони дифундират извън матрицата чрез преминаване през ензима ATP синтаза. Това фосфорилира ADP, произвеждайки ATP.
Фигура 03: Електронна транспортна верига
ETC е последната стъпка на аеробното дишане, при която електроните се предават от един комплекс в друг, намалявайки молекулния кислород за производство на вода. Има четири протеинови комплекса, включени в този път. Те са обозначени като комплекс I, комплекс II, комплекс III и комплекс IV. Уникалната характеристика на ETC е наличието на протонна помпа за създаване на протонен градиент през митохондриалната мембрана. С други думи, електроните се пренасят от NADH и FADH2 към молекулярен кислород. Тук протоните се изпомпват от матрицата към вътрешната мембрана на митохондриите и кислородът се редуцира до образуване на вода. Нетната печалба от ETC включва тридесет и четири ATP молекули и една водна молекула.
Какви са приликите между цикъла на Кребс на гликолизата и веригата за транспорт на електрони?
- Гликолизата, цикълът на Кребс и веригата за пренос на електрони са три стъпки, включени в клетъчното дишане.
- И трите пътя са ензимно медиирани.
- Тези пътища произвеждат АТФ.
- Цикълът на Кребс и ETC са аеробни пътища.
- Гликолизата и цикълът на Кребс произвеждат NADH.
- Както цикълът на Кребс, така и ETC протичат в митохондриите.
Каква е разликата между гликолизата на цикъла на Кребс и електронната транспортна верига?
Гликолизата произвежда два пирувата, два ATP и два NADH, докато цикълът на Кребс произвежда два въглероден диоксид, три NADH, един FADH2 и един ATP. Електронната транспортна верига произвежда тридесет и четири ATP и една водна молекула. Това е ключовата разлика между цикъла на Кребс на гликолизата и веригата за транспортиране на електрони. Гликолизата се състои от десет стъпки, които включват десет различни ензима и е линейна последователност, докато цикълът на Кребс се състои от осем стъпки и е затворен цикъл, при който последната част от пътя реформира молекулата, която се използва в първата стъпка. От друга страна, електронната транспортна верига е поредица от реакции, които се състоят от четири протеинови комплекса и също е линейна последователност. Това е друга разлика между цикъла на Кребс на гликолизата и веригата за транспортиране на електрони. Освен това гликолизата консумира АТФ, докато цикълът на Кребс и веригата за транспортиране на електрони не консумират АТФ. Друга разлика между гликолизата, цикъла на Кребс и веригата за пренос на електрони е, че гликолизата е анаеробен път, докато цикълът на Кребс и ETC са аеробни пътища.
Следващата инфографика изброява разликите между цикъла на гликолиза на Кребс и веригата за пренос на електрони в таблична форма.
Обобщение – Гликолиза срещу цикъл на Кребс срещу верига за транспорт на електрони
Клетъчното дишане е един от начините, по които клетката освобождава химическа енергия за гориво, необходима за клетъчните дейности. Това включва три биохимични пътя: гликолиза, цикъл на Кребс и верига за пренос на електрони. Гликолизата е метаболитен път, който превръща глюкозата в пируват. Това е анаеробен път, който протича в цитоплазмата. Гликолизата е известна също като първата стъпка в клетъчното дишане. Пътят на гликолизата се състои от десет реакции, катализирани от десет различни ензима. Цикълът на Кребс е поредица от химически реакции за освобождаване на съхранена енергия чрез окисление на ацетил ко-А, двувъглеродна ацетилова група. Цикълът на Кребс протича в матрицата на митохондриите. Това е път с затворен цикъл, който включва осем стъпки. Цикълът на Кребс е втората стъпка от клетъчното дишане и е аеробен път. Веригата за пренос на електрони е път, който се състои от серия от протеинови комплекси, които пренасят електрони от донори на електрони към акцептори на електрони чрез редокс реакции. Това също е аеробен път, който се осъществява във вътрешната мембрана на митохондриите. По този начин това обобщава разликата между цикъла на гликолизата на Кребс и веригата за пренос на електрони.
