ההבדל העיקרי בין מחזור הגליקוליזה קרבס לשרשרת הובלה של אלקטרונים הוא התשואה נטו. גליקוליזה מייצרת שני פירובטים, שניים ATP ושני NADH, בעוד שמחזור קרבס מייצר שני פחמן דו חמצני, שלושה NADH, FADH2, ואחד ATP. שרשרת הובלת אלקטרונים, לעומת זאת, מייצרת שלושים וארבעה ATP ומולקולת מים אחת.
נשימה סלולרית היא סדרה של תגובות מטבוליות המתרחשות בתאים של אורגניזמים כדי להמיר אנרגיה כימית מחמצן או חומרים מזינים ל-ATP ולשחרר מוצרי פסולת. זה בדרך כלל כרוך בחומרים מזינים כמו פחמימות, חומצות שומן וחלבונים.חומר החמצון הנפוץ ביותר המספק אנרגיה כימית הוא חמצן מולקולרי. אנרגיה כימית זו המאוחסנת ב-ATP מניעה תהליכים הדורשים אנרגיה, כגון ביוסינתזה, תנועה או הובלה של מולקולות על פני ממברנות התא. נשימה תאית היא אחת הדרכים שבהן תא משחרר אנרגיה כימית כדי לתדלק את הפעילות הסלולרית. תגובות אלו מתרחשות בסדרה של מסלולים ביוכימיים. גליקוליזה, מחזור קרבס ושרשרת הובלה של אלקטרונים, שהם תגובות חיזור, הם המסלולים האלה.
מהו גליקוליזה?
גליקוליזה הוא מסלול מטבולי הממיר גלוקוז לפירובט. תהליך זה מתרחש בציטופלזמה. זהו השלב הראשון בפירוק הגלוקוז להפקת אנרגיה בתהליך חילוף החומרים התאי. גליקוליזה ידועה גם כשלב הראשון בנשימה התאית. גליקוליזה מורכבת מסדרה של תגובות להפקת אנרגיה, הכוללת פיצול של מולקולת שישה פחמנים; גלוקוז למולקולות שלושה פחמנים; פירובטים.במהלך תהליך זה, האנרגיה החופשית המשתחררת משמשת לייצור מולקולות עתירות אנרגיה כגון אדנוזין טריפוספט (ATP) וניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד (NADH).
איור 01: גליקוליזה
מסלול הגליקוליזה מורכב מעשר תגובות המזרזות על ידי עשרה אנזימים שונים. מסלול מטבולי זה אינו דורש חמצן, ולכן הוא נחשב למסלול אנאירובי. למסלול הגליקוליזה שני שלבים נפרדים: שלב ההכנה, שבו צורכים ATP, ושלב התשלום, שבו מיוצר ATP. כל שלב מורכב מחמישה שלבים. במהלך שלב ההכנה מתרחשים חמשת השלבים הראשונים - הם צורכים אנרגיה כדי להמיר גלוקוז לפוספטים של שלושה פחמנים. שלב התשלום כולל את חמשת השלבים האחרונים שבהם יש רווח נקי של מולקולות עשירות באנרגיה.מכיוון שגלוקוז מוביל לשני סוכרים טריוזים בשלב ההכנה, כל תגובה בשלב התשלום מתרחשת פעמיים לכל מולקולת גלוקוז. לכן, יש תשואה של שתי מולקולות NADH וארבע מולקולות ATP. הרווח הנקי של הגליקוליזה כולל שתי מולקולות פירובט, שתי מולקולות NADH ושתי מולקולות ATP.
מהו מחזור קרבס?
מעגל קרבס (מחזור חומצת לימון או מחזור חומצה טריקרבוקסילית) הוא סדרה של תגובות כימיות לשחרור אנרגיה מאוחסנת באמצעות חמצון של אצטיל co-A, קבוצת אצטיל דו-פחמנית, שמקורה בפחמימות, חלבונים ושומנים. פירובט, המיוצר במהלך הגליקוליזה, הופך לאצטיל קו-A.
איור 02: מחזור קרבס
מחזור קרבס מתרחש במטריקס של המיטוכונדריה של איקריוטים ובציטופלזמה של פרוקריוטים.מחזור זה הוא מסלול בלולאה סגורה הכולל שמונה שלבים. כאן, החלק האחרון של המסלול משנה את מולקולת ארבעת הפחמנים, אוקסלואצטט, המשמשת בשלב הראשון. במסלול מטבולי זה, חומצת לימון שנצרכת מתחדשת ברצף של תגובות להשלמת המחזור. מחזור קרבס צורך בתחילה אצטיל co-A ומים, ומפחית את ניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד (NAD+) ל-NADH. כתוצאה מכך נוצר פחמן דו חמצני. מחזור קרבס מייצר לבסוף שתי מולקולות פחמן דו חמצני, אחת GTP או ATP, שלוש מולקולות NADH ואחת FADH2 שמונת השלבים של סדרת מחזורים זו כוללים תגובות חיזור, התייבשות, הידרציה ודקרבוקסילציה. מחזור קרבס נחשב למסלול אירובי מכיוון שמשתמשים בחמצן.
מהי שרשרת תעבורת אלקטרונים?
שרשרת העברת האלקטרונים (ETC) היא מסלול המורכב מסדרות של קומפלקסים של חלבונים המעבירים אלקטרונים מתורמי אלקטרונים למקבלי אלקטרונים באמצעות תגובות חיזור.זה גורם ליוני מימן להצטבר בתוך המטריצה של המיטוכונדריה. ETC מתרחש בתוך הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. כאן נוצר שיפוע ריכוז שבו יוני מימן מתפזרים אל מחוץ למטריצה על ידי מעבר דרך האנזים סינתאז ATP. זה מזרחן ADP המייצר ATP.
איור 03: שרשרת תעבורת אלקטרונים
ETC הוא השלב האחרון של הנשימה האירובית שבו אלקטרונים מועברים ממכלול אחד למשנהו, תוך הפחתת חמצן מולקולרי לייצור מים. ישנם ארבעה מתחמי חלבון המעורבים במסלול זה. הם מסומנים כקומפלקס I, קומפלקס II, קומפלקס III וקומפלקס IV. התכונה הייחודית של ה-ETC היא הנוכחות של משאבת פרוטונים ליצירת שיפוע פרוטונים על פני הממברנה המיטוכונדריאלית.במילים אחרות, אלקטרונים מועברים מ-NADH ו-FADH2 לחמצן מולקולרי. כאן, פרוטונים נשאבים מהמטריצה אל הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה, והחמצן מופחת ליצירת מים. הרווח הנקי של ה-ETC כולל שלושים וארבע מולקולות ATP ומולקולת מים אחת.
מהם הדמיון בין מחזור גליקוליזה קרבס ושרשרת הובלה של אלקטרונים?
- גליקוליזה, מחזור קרבס ושרשרת הובלת אלקטרונים הם שלושה שלבים המעורבים בנשימה התאית.
- כל שלושת המסלולים מתווכי אנזים.
- מסלולים אלה מייצרים ATP.
- מחזור קרבס ו-ETC הם מסלולים אירוביים.
- גליקוליזה ומחזור קרבס מייצרים NADH.
- שני מחזור קרבס וגם וכו' מתרחשים במיטוכונדריה.
מה ההבדל בין מחזור גליקוליזה קרבס לשרשרת הובלה של אלקטרונים?
גליקוליזה מייצרת שני פירובטים, שניים ATP ושני NADH, בעוד שמחזור קרבס מייצר שני פחמן דו חמצני, שלושה NADH, אחד FADH2 ואחד ATP.שרשרת העברת האלקטרונים מייצרת שלושים וארבעה ATP ומולקולת מים אחת. זהו ההבדל העיקרי בין מחזור גליקוליזה קרבס לשרשרת הובלה של אלקטרונים. הגליקוליזה מורכבת מעשרה שלבים הכוללים עשרה אנזימים שונים והוא רצף ליניארי, בעוד שמחזור קרבס מורכב משמונה שלבים, וזהו מסלול בלולאה סגורה שבו החלק האחרון של המסלול משנה את המולקולה שבה נעשה שימוש בשלב הראשון. מצד שני, שרשרת הובלה של אלקטרונים היא סדרה של תגובות המורכבת מארבעה קומפלקסים של חלבונים והיא גם רצף ליניארי. זהו הבדל נוסף בין מחזור גליקוליזה קרבס לשרשרת הובלה של אלקטרונים. יתר על כן, גליקוליזה צורכת ATP בעוד שמחזור קרבס ושרשרת העברת האלקטרונים אינם צורכים ATP. הבדל נוסף בין מחזור קרבס גליקוליזה לשרשרת הובלה של אלקטרונים הוא שגליקוליזה היא מסלול אנאירובי בעוד שמחזור קרבס ו-ETC הם מסלולים אירוביים.
האינפוגרפיקה הבאה מפרטת את ההבדלים בין מחזור גליקוליזה קרבס ושרשרת הובלה של אלקטרונים בצורה טבלאית.
סיכום – גליקוליזה לעומת מחזור קרבס לעומת שרשרת תעבורת אלקטרונים
נשימה סלולרית היא אחת הדרכים שבהן תא משחרר אנרגיה כימית לדלק הנחוץ לפעילות הסלולרית. זה כולל שלושה מסלולים ביוכימיים: גליקוליזה, מחזור קרבס ושרשרת הובלה של אלקטרונים. גליקוליזה היא מסלול מטבולי הממיר גלוקוז לפירובט. זהו מסלול אנאירובי המתרחש בציטופלזמה. גליקוליזה ידועה גם כשלב הראשון בנשימה התאית. מסלול גליקוליזה מורכב מעשר תגובות המזרזות על ידי עשרה אנזימים שונים. מחזור קרבס הוא סדרה של תגובות כימיות לשחרור אנרגיה מאוחסנת באמצעות חמצון של אצטיל קו-A, קבוצת אצטיל דו-פחמנית. מחזור קרבס מתרחש במטריקס של המיטוכונדריה. זהו מסלול בלולאה סגורה הכולל שמונה מדרגות. מחזור קרבס הוא השלב השני של הנשימה התאית והוא מסלול אירובי. שרשרת העברת האלקטרונים היא מסלול המורכב מסדרות של קומפלקסים חלבונים המעבירים אלקטרונים מתורמי אלקטרונים למקבלי אלקטרונים באמצעות תגובות חיזור.זהו גם מסלול אירובי המתרחש בתוך הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. לפיכך, זה מסכם את ההבדל בין מחזור גליקוליזה קרבס ושרשרת הובלה של אלקטרונים.
