Belangrijk verschil – Glycolyse versus TCA-cyclus
Respiratie is een proces dat een reeks reacties in beslag neemt die gepaard gaan met oxidatie- en reductiereacties en elektronenoverdracht. Aan het einde van de ademhaling produceren organismen energie om te gebruiken voor hun metabolische processen. Deze energie wordt geproduceerd in de vorm van ATP (energievaluta van de cellen). Tijdens aërobe ademhaling fungeren zuurstofmoleculen als de laatste elektronenacceptoren en worden gereduceerd om water te produceren. Dit creëert een elektrochemische gradiënt die de ATP-synthese aandrijft. Aërobe ademhaling bestaat uit drie hoofdfasen, waarbij koolstofmoleculen worden herschikt door een reeks enzymgekatalyseerde reacties om ATP op te leveren. De eerste fase, gemeenschappelijk voor zowel aeroben als anaëroben, is de glycolytische route waarbij suikersubstraat, voornamelijk glucose, wordt gekataboliseerd tot twee pyruvaatmoleculen. Deze omzetting produceert twee ATP-moleculen en twee NADH-moleculen. De tweede fase is de tricarbonzuurcyclus (TCA), de centrale hub waar tussenproducten van alle metabole routes samenkomen om bij te dragen aan de energieproductie door NADH, FADH2 en twee CO-moleculen te produceren2via oxidatie-reductiereacties. De TCA-cyclus vindt alleen plaats in aeroben. In beide processen vindt fosforylering op substraatniveau plaats om energie te produceren. Het belangrijkste verschil tussen glycolyse en TCA-cyclus is dat glycolyse plaatsvindt in het cytoplasma, terwijl de TCA-cyclus plaatsvindt in mitochondriën.
Wat is glycolyse?
Glycolyse of de Embden-Meyerhof Pathway is de eerste stap van energieproductie en vindt plaats in het cytosol van zowel aeroben als anaëroben. Het is een door een enzym gekatalyseerde reactieprocedure die uit tien reactiestappen bestaat. Bij glycolyse worden suikermoleculen gefosforyleerd en gevangen in de cel om te kataboliseren tot twee pyruvaatmoleculen (drie koolstofverbindingen) die de eindproducten zijn van glycolyse.
Glycolyse Stadia
Het heeft drie hoofdfasen als volgt:
Voorbereidende fase
In dit stadium worden suikerresten die zes koolstofatomen bevatten gefosforyleerd en in de cel gevangen. Voorbereidende fase is een energie-vereisende fase waarin twee ATP-moleculen worden gebruikt.
splitsingsfase
Tijdens deze fase wordt het 6-koolstofmolecuul gesplitst in twee gefosforyleerde 3-koolstofresiduen.
Podium afbetalen
Dit is de laatste fase van de glycolyse waarin ATP en NADH worden gesynthetiseerd. Voor elk 6 koolstofsuikersubstraat worden 4 ATP-moleculen, 2 NADH-moleculen en 2 Pyruvaat-moleculen geproduceerd; het is dus de energieproducerende fase van glycolyse.
Figuur 01: Glycolyse
Algehele reactie van glycolyse
Glucose + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Pyruvaat + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Netto productie van ATP=2ATP
Wat is TCA-cyclus?
TCA-cyclus, ook wel citroenzuurcyclus of Krebs-cyclus genoemd, vindt plaats in de matrix van mitochondriën. Het maakt deel uit van aerobe ademhaling; daarom vindt het alleen plaats in aeroben. TCA-cyclus is een cyclische, door enzymen gekatalyseerde route waarbij een 4-koolstofsubstraat (oxaalazijnzuur) 2-koolstofacetyl-CoA accepteert om een 6-koolstofmolecuul (citraat) op te leveren. Citraat ondergaat een cyclische metabolische route om twee koolstofdioxidemoleculen, twee NADH-moleculen, één FADH2 -molecuul en één GTP-molecuul te produceren. De primaire functie van de TCA-cyclus is het oogsten van hoogenergetische elektronen uit koolstofbrandstoffen. Deze elektronen met hoge energie worden vervolgens overgebracht naar de elektronentransportketen, wat de laatste fase is van aerobe ademhaling voor de synthese van ATP. De TCA-cyclus fungeert ook als de laatste gemeenschappelijke route voor de oxidatie van koolhydraten, aminozuren, vetzuren en nucleotiden. Koolhydraten en vetzuren komen de TCA-cyclus binnen als Acetyl Co-enzym A, terwijl aminozuren de TCA-cyclus binnenkomen als α-ketoglutaraat en nucleotiden als fumaraat.
Figuur 02: TCA-cyclus
Algehele reactie van TCA-cyclus
Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + GDP + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Wat zijn de overeenkomsten tussen glycolyse en TCA-cyclus?
- Glycolyse en TCA-cyclus bestaan uit een reeks door enzymen gekatalyseerde reacties.
- In beide processen vindt fosforylering op substraatniveau plaats.
- Beide processen produceren NADH, H2O als producten.
- Beide processen worden gereguleerd door hormonale controle, allosterische regulatie en remming van het eindproduct (feedbackmechanismen).
Wat is het verschil tussen glycolyse en TCA-cyclus?
Glycolyse versus TCA-cyclus |
|
| Glycolyse is het proces waarbij 6 koolstofsuikermoleculen (monosaccharide) worden afgebroken tot pyruvaatmoleculen met 3 koolstofatomen door middel van door enzymen gekatalyseerde reacties. | TCA-cyclus is het proces waarbij de energie die is opgeslagen in koolstofmoleculen wordt geoogst om elektronenrijke verbindingen te produceren voor de elektronentransportketen om ATP te synthetiseren via oxidatieve fosforylering. |
| Site van reactie | |
| Glycolyse vindt plaats in het cytosol. | TCA-cyclus vindt plaats in de matrix van mitochondriën. |
| Zuurstofbehoefte | |
| Glycolyse kan plaatsvinden onder zowel aerobe als anaerobe omstandigheden. | TCA-cyclus is strikt aëroob. |
| Startverbinding | |
| Zes koolstofmonosacchariden (glucose) is het uitgangssubstraat van glycolyse. | Four carbon Oxaloacetaat is het startsubstraat van de TCA-cyclus. |
| Eindproducten | |
| Twee pyruvaatmoleculen, twee ATP-moleculen en twee NADH-moleculen zijn de eindproducten van glycolyse. | Twee CO2, één GTP, drie NADH en één FADH2 zijn de eindproducten van de TCA-cyclus. |
| Opeenvolging van reacties | |
| Glycolytische reacties vinden plaats als een lineaire reeks. | TCA-cyclus vindt plaats via een cyclische reeks. |
| Betrokkenheid van CO2 | |
| CO2 is niet vereist of geproduceerd tijdens de glycolyse. | CO2 wordt geproduceerd voor elk acetyl co A-molecuul van de TCA-cyclus. |
| Verbruik van ATP | |
| 2 ATP-moleculen worden geconsumeerd door de glycolytische route. | ATP-moleculen worden niet gebruikt in de TCA-cyclus. |
Samenvatting – Glycolyse versus TCA-cyclus
Glycolyse en TCA-cyclus zijn twee essentiële metabole routes die betrokken zijn bij de productie van energie via koolstoftussenproducten die zijn afgeleid van de macromoleculen koolhydraten, eiwitten, vetten en nucleïnezuren. Beide processen worden door enzymen gemedieerd en worden constant gereguleerd op basis van de energiebehoefte van de cel / het organisme en de snelheden van deze processen verschillen onder verschillende omstandigheden, zoals de nuchtere toestand, de goed gevoede toestand, de hongertoestand en de uitgeoefende toestand. Het is belangrijk om de regulatie van de glycolytische route en de TCA-cyclus te bestuderen om biochemische relaties af te leiden om metabole onevenwichtigheden in het lichaam aan te pakken. Glycolyse is het initiatiefproces van de ademhaling en de TCA-cyclus is de tweede belangrijke fase van aërobe ademhaling die aansluit op de laatste fase van de ademhaling (elektronentransportketen). Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma en produceert pyruvaten; deze pyruvaten komen de mitochondriën binnen en helpen bij de TCA-cyclus. Glycolyse kan plaatsvinden onder zowel aerobe als anaerobe organismen. De TCA-cyclus vindt echter alleen plaats in aërobe organismen, omdat het aërobe omstandigheden nodig heeft. Dit is het verschil tussen glycolyse en TCA-cyclus.
Download PDF-versie van glycolyse versus TCA-cyclus
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen glycolyse en TCA-cyclus.
