Het belangrijkste verschil tussen glyoxylaat- en TCA-cyclus is dat de glyoxylaatcyclus een anabole route is waarbij glucose wordt geproduceerd uit vetzuren, terwijl de TCA-cyclus een katabole route is die een aanzienlijke hoeveelheid energie aan cellen produceert.
Alle levende organismen hebben energie nodig om essentiële functies van het lichaam te behouden. Mensen en dieren hebben complexe stofwisselingsroutes omdat de energiebehoefte hoog is. Maar andere organismen hebben beperkte hoeveelheden energie nodig. TCA-cyclus is de tweede fase van cellulaire ademhaling die door aërobe organismen wordt gebruikt om energie te produceren. De glyoxylaatcyclus is een variant van de TCA-cyclus die aanwezig is in planten, bacteriën, schimmels en protisten.
Wat is de glyoxylaatcyclus?
De glyoxylische cyclus is een anabole route die voorkomt in planten, bacteriën, schimmels en protisten. Deze cyclus is voornamelijk gebaseerd op de omzetting van acetyl Co-A in succinaat tijdens de koolhydraatsynthese. De belangrijkste rol van de glyoxylaatcyclus is het omzetten van vetzuren in koolhydraten. De glyoxylaatcyclus stelt de cellen in staat om twee koolstofverbindingen zoals acetaat te gebruiken om cellulaire vereisten uit te voeren tijdens de afwezigheid van suikers zoals glucose en fructose. De glyoxylaatcyclus is meestal afwezig bij dieren; het vindt echter plaats in de vroege stadia van embryogenese bij nematoden.
Figuur 01: Glyoxylaatcyclus
De cyclus werkt met het gebruik van vijf enzymen: citraatsynthase, aconitase, succinaatdehydrogenase, fumarase en malaatdehydrogenase. In planten vindt de glyoxylaatcyclus plaats in glyoxysomen. De zaden gebruiken lipiden als energiebron tijdens het ontkiemen. Behalve lipiden gebruiken planten ook acetaat als koolstof- en energiebron. Deze cyclus is ook gunstig voor het induceren van afweermechanismen van planten tegen pathogenen zoals schimmels. De glyoxylaatcyclus heeft een andere functie bij schimmels en bacteriën. De cyclus vindt voornamelijk plaats in pathogene microben. De belangrijkste enzymniveaus van de glyoxylaatcyclus nemen toe bij contact met de menselijke gastheer. Daarom speelt de glyoxylaatcyclus een belangrijke rol in de pathogenese van microben. Vanwege de rol van de glyoxylaatcyclus in pathogene schimmels en bacteriën, zijn de enzymen het doelwit voor behandelingen bij ziekten.
Wat is TCA-cyclus?
TCA-cyclus, ook bekend als de citroenzuurcyclus en de Krebs-cyclus, is een reeks enzymatische reacties die optreden in aerobe organismen. De TCA-cyclus geeft opgeslagen energie vrij door het proces van oxidatie van acetyl Co-A, dat is afgeleid van koolhydraten, eiwitten en vetten. De naam van deze cyclus is afgeleid van citroenzuur, dat ook een tricarbonzuur is dat wordt verbruikt en geregenereerd door de opeenvolging van reacties om de cyclus te voltooien. De TCA-cyclus verbruikt acetaat en water, en acetaat wordt verbruikt in de vorm van acetyl Co-A. Bovendien komt er aan het eind koolstofdioxide vrij.
Figuur 02: TCA-cyclus
Deze cyclus wordt uitgevoerd door acht enzymen: citraatsynthase, aconitase, isocitraatdehydrogenase, alfa-ketoglutaraatdehydrogenase, succinyl-CoA-synthetase, succinaatdehydrogenase, fumarase en malaatdehydrogenase. Deze cyclus vindt plaats bij dieren, planten, schimmels en bacteriën. Bij eukaryoten vindt het plaats in de matrix van mitochondriën en bij prokaryoten in het cytosol. In de TCA-cyclus komt koolstofdioxide als bijproduct vrij. Een glucosemolecuul wordt omgezet in acetyl Co-A voordat het aan de cyclus wordt toegevoegd. De eindproducten en tussenproducten van de TCA-cyclus worden opgebruikt in het metabolisme van lipiden, aminozuren, eiwitten en glucose.
Wat zijn de overeenkomsten tussen glyoxylaat en TCA-cyclus?
- Vijf veel voorkomende enzymen, citraatsynthase, aconitase, succinaatdehydrogenase, fumarase en malaatdehydrogenase, worden in beide cycli gebruikt.
- Beide cycli worden gecombineerd met acetyl Co-A om malaat te produceren, dat wordt gekatalyseerd door malaatsynthase.
- Acetaat wordt in beide cycli omgezet in acetyl CoA.
- Beide cycli zijn gesloten lussen waarbij het laatste deel van de route de verbinding regenereert die in de eerste stap is gebruikt.
Wat is het verschil tussen glyoxylaat en TCA-cyclus?
Het belangrijkste verschil tussen glyoxylaat- en TCA-cyclus is dat de glyoxylaatcyclus een anabole route is, terwijl de TCA-cyclus een katabole route is. In de glyoxylaatcyclus wordt het isocitraat omgezet in succinaat en glyoxylaat door het enzym isocitraatlyase in plaats van alfa-ketoglutaraat in de TCA-cyclus.
De onderstaande infographic presenteert de verschillen tussen glyoxylaat en TCA-cyclus in tabelvorm voor vergelijking naast elkaar.
Samenvatting – Glyoxylaat versus TCA-cyclus
De energiebehoefte van verschillende organismen hangt af van de complexiteit van het lichaam. TCA-cyclus is de tweede fase van cellulaire ademhaling die een reeks enzymatische reacties ondergaat bij de productie van energie. De glyoxylaatcyclus is een bijzondere variant van de TCA-cyclus. Dit maakt gebruik van twee koolstofverbindingen in afwezigheid van glucose. Dit komt alleen voor in planten, bacteriën, schimmels en protisten. De TCA-cyclus bestaat uit vijf op enzymen gebaseerde reactiestappen en de glyoxylaatcyclus bestaat uit acht op enzymen gebaseerde reactiestappen. Beide cycli combineren met acetyl Co-A om malaat te produceren, dat wordt gekatalyseerd door malaatsynthase. Dit is dus de samenvatting van het verschil tussen glyoxylaat en TCA-cyclus.
