הבדל בין גליקוליזה למחזור TCA

2024 מְחַבֵּר: Alex Aldridge | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 13:39

הבדל מפתח - גליקוליזה לעומת מחזור TCA

נשימה היא תהליך שכובש סדרה של תגובות המקושרות על ידי תגובות חמצון והפחתה והעברת אלקטרונים. בסוף הנשימה, אורגניזמים מייצרים אנרגיה לניצול לתהליכים המטבוליים שלהם. אנרגיה זו מופקת בצורה של ATP (מטבע האנרגיה של התאים). במהלך הנשימה האירובית, מולקולות החמצן פועלות כמקבלות האלקטרונים הסופיות ומצטמצמות לייצור מים. זה יוצר שיפוע אלקטרוכימי המניע את סינתזת ה-ATP. נשימה אירובית מורכבת משלושה שלבים עיקריים, שבהם מולקולות פחמן מסודרות מחדש באמצעות סדרה של תגובות מזורזות אנזים כדי להניב ATP.השלב הראשון, המשותף הן לאירובים והן לאנאירובים, הוא המסלול הגליקוליטי שבו מצע סוכר, בעיקר גלוקוז, עובר קטבולל לשתי מולקולות פירובט. המרה זו מייצרת שתי מולקולות ATP ושתי מולקולות NADH. השלב השני הוא מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית (TCA), שהוא המרכז המרכזי שבו מצטרפים תוצרי הביניים של כל המסלולים המטבוליים כדי לתרום לייצור אנרגיה על ידי ייצור NADH, FADH2 ושתי מולקולות של CO_{2באמצעות תגובות חמצון-צמצום. מחזור ה-TCA מתרחש רק באירובים. בשני התהליכים הללו, מתרחש זרחון ברמת המצע להפקת אנרגיה. ההבדל העיקרי בין גליקוליזה למחזור TCA הוא שהגליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה בעוד שמחזור ה-TCA מתרחש במיטוכונדריה.}

מהו גליקוליזה?

Glycolysis או Embden-Meyerhof Pathway הוא השלב הראשון של ייצור אנרגיה ומתרחש בציטוזול של אירובי וגם אנאירובי. זהו הליך תגובה מזורז אנזים הכולל עשרה שלבי תגובה.בגליקוליזה, מולקולות סוכר מפוספסות ונלכדות בתא כדי להתפזר לשתי מולקולות פירובט (תרכובת שלוש פחמנים) שהן התוצרים הסופיים של הגליקוליזה.

שלבי גליקוליזה

יש לו שלושה שלבים עיקריים כדלקמן:

שלב ההכנה

בשלב זה, שאריות סוכר המכילות שישה אטומי פחמן עוברים זרחון ונלכדים בתא. שלב ההכנה הוא שלב הדורש אנרגיה שבו מנוצלות שתי מולקולות ATP.

שלב המחשוף

במהלך שלב זה, מולקולת 6 פחמן מפוצלת לשני שאריות 3 פחמן מזורחות.

שלב התשלום

זהו השלב האחרון של הגליקוליזה שבו מסונתזים ATP ו-NADH. עבור כל מצע סוכר של 6 פחמן, מיוצרות 4 מולקולות ATP, 2 מולקולות NADH ו-2 מולקולות Pyruvate; לכן זהו השלב מייצר האנרגיה של הגליקוליזה.

איור 01: גליקוליזה

תגובה כוללת של גליקוליזה

Glucose + 2P_i + 4ADP + 2NAD⁺ + 2ATP → 2Pyruvate + 4ATP + 2NADH + 2H₂ O + 2H⁺

ייצור נטו של ATP=2ATP

מהו מחזור TCA?

מחזור TCA, המכונה גם מחזור חומצת לימון או מחזור קרבס, מתרחש במטריקס של המיטוכונדריה. זה חלק מהנשימה האירובית; לפיכך, הוא מתרחש רק באירובים. מחזור TCA הוא מסלול מחזורי, מזורז אנזים שבו מצע 4 פחמן (חומצה אוקסלואצטית) מקבל 2 פחמן Acetyl CoA כדי להניב מולקולה 6 פחמן (ציטראט). ציטראט עובר מסלול מטבולי מחזורי לייצור שתי מולקולות פחמן דו חמצני, שתי מולקולות NADH, אחת FADH_{2 מולקולה ומולקולת GTP אחת.התפקיד העיקרי של מחזור TCA הוא לקצור אלקטרונים באנרגיה גבוהה מדלקי פחמן. אלקטרונים אלה באנרגיה גבוהה מועברים לאחר מכן לשרשרת העברת האלקטרונים, שהיא השלב האחרון של הנשימה האירובית לסינתזה של ATP. מחזור TCA פועל גם כמסלול המשותף האחרון לחמצון פחמימות, חומצות אמינו, חומצות שומן ונוקלאוטידים. פחמימות וחומצות שומן נכנסות למחזור ה-TCA בתור אצטיל קו-אנזים A ואילו חומצות אמינו נכנסות למחזור ה-TCA כ-α – קטוגלוטראט ונוקלאוטידים כפומאראט.}

ההבדל העיקרי - גליקוליזה לעומת מחזור TCA

איור 02: מחזור TCA

תגובה כוללת של מחזור TCA

Acetyl Co A + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + 2P_i + 2H_{2 O → 2CO}2 _{+ 3NADH + FADH}2 _{+ GTP + 3H}+

מהם הדמיון בין גליקוליזה למחזור TCA?

מחזור הגליקוליזה ו-TCA מורכבים מסדרות של תגובות מזורזות אנזים.
בשני התהליכים, מתרחש זרחון ברמת המצע.
שני התהליכים מייצרים NADH, H_{2O כמוצרים.}
שני התהליכים מוסדרים באמצעות בקרה הורמונלית, ויסות אלוסטרי ועיכוב תוצר סופי (מנגנוני משוב).

מה ההבדל בין גליקוליזה למחזור TCA?

Glycolysis vs TCA Cycle
גליקוליזה הוא התהליך שבו 6 מולקולות סוכר פחמן (חד סוכר) מתפצלות למולקולות פירובט 3-פחמן באמצעות תגובות מזורזות אנזים.	מחזור TCA הוא התהליך שבו האנרגיה המאוחסנת במולקולות פחמן נקצרת כדי לייצר תרכובות עשירות באלקטרונים לשרשרת הובלת אלקטרונים כדי לסנתז ATP באמצעות זרחון חמצוני.
אתר התגובה
גליקוליזה מתרחשת בציטוזול.	מחזור TCA מתרחש במטריצה של המיטוכונדריה.
דרישת חמצן
גליקוליזה יכולה להתרחש גם בתנאים אירוביים וגם בתנאים אנאירוביים.	מחזור TCA הוא אירובי למהדרין.
מתחם התחלה
שישה פחמן חד-סוכר (גלוקוז) הוא המצע ההתחלתי של הגליקוליזה.	Oxaloacetate עם ארבעה פחמנים הוא המצע ההתחלתי של מחזור TCA.
מוצרי קצה
שתי מולקולות פירובט, שתי מולקולות ATP ושתי מולקולות NADH הן התוצרים הסופיים של הגליקוליזה.	שני CO2, אחד GTP, שלושה NADH ואחד FADH2 הם התוצרים הסופיים של מחזור TCA.
רצף התגובות
תגובות גליקוליטיות מתרחשות כרצף ליניארי.	מחזור TCA מתרחש באמצעות רצף מחזורי.
מעורבות של CO₂
CO2 אינו נדרש או מיוצר במהלך הגליקוליזה.	CO2 מופק עבור כל מולקולת אצטיל co A של מחזור TCA.
צריכה של ATP
2 מולקולות ATP נצרכות על ידי המסלול הגליקוליטי.	מולקולות ATP אינן מנוצלות במחזור TCA.

סיכום – גליקוליזה לעומת מחזור TCA

גליקוליזה ומחזור TCA הם שני מסלולים מטבוליים חיוניים המעורבים בייצור אנרגיה באמצעות תוצרי ביניים פחמן שמקורם במולקולות המאקרו פחמימות, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין.שני התהליכים מתווכי אנזים ונמצאים תחת ויסות מתמיד על בסיס דרישת האנרגיה של התא/אורגניזם וקצבי התהליכים הללו שונים בתנאים שונים כגון מצב צום, מצב ניזון היטב, מצב רעב ומצב פעילות גופנית. חשוב ללמוד את הוויסות של המסלול הגליקוליטי ומחזור ה-TCA על מנת להפיק קשרים ביוכימיים לטיפול בחוסר איזון מטבולי בגוף. גליקוליזה היא תהליך היוזמה של הנשימה ומחזור TCA הוא השלב השני העיקרי של הנשימה האירובית המתחבר עם השלב הסופי של הנשימה (שרשרת הובלת אלקטרונים). גליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה ומייצרת פירובטים; פירובטים אלו חודרים למיטוכונדריה ומסייעים במחזור TCA. גליקוליזה יכולה להתרחש גם תחת אורגניזמים אירוביים וגם אנאירוביים. עם זאת, מחזור TCA מתרחש רק באורגניזמים אירוביים מכיוון שהוא זקוק לתנאים אירוביים. זה ההבדל בין גליקוליזה למחזור TCA.