ความแตกต่างระหว่าง Glycolysis และวงจร Krebs (กรดซิตริก)

• 2020

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง glycolysis และ Krebs cycle คือ: Glycolysis เป็นขั้นตอนแรกที่เกี่ยวข้องในกระบวนการช่วยหายใจและเกิดขึ้นใน ไซโตพลาสซึม ของเซลล์ ในขณะที่ Krebs Cycle เป็นกระบวนการที่สองของการหายใจซึ่งเกิดขึ้นใน ไมโตคอนเดรีย ของเซลล์ ทั้งสองเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการหายใจโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของร่างกาย

ดังนั้นไกลโคไลซิสถูก กำหนดให้ เป็นสายโซ่ของปฏิกิริยาสำหรับการแปลงกลูโคส (หรือไกลโคเจน) ไปเป็นไพรูแลคเตทดังนั้นจึงสร้าง ATP ในทางกลับกันวงจร Kreb หรือวงจรกรดซิตริก เกี่ยวข้องกับ การเกิดออกซิเดชันของ acetyl CoA เป็น CO2 และ H2O

การหายใจ เป็นกระบวนการที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดซึ่งใช้ออกซิเจนและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากร่างกาย ในระหว่างกระบวนการนี้พลังงานจะถูกปล่อยออกมาซึ่งใช้ในการทำหน้าที่ต่าง ๆ ของร่างกาย นอกเหนือจากสองกลไกข้างต้นแล้วยังมีกลไกอื่น ๆ อีกมากมายของการหายใจเช่นระบบการขนส่งอิเล็กตรอนทางเดิน pentose phosphate, การสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของกรด pyruvic และขั้วออกซิเดชัน

ในเนื้อหาที่มีให้เราจะพูดถึงความแตกต่างทั่วไประหว่างสองกลไกที่สำคัญที่สุดของการหายใจคือ glycolysis และวงจร Krebs

แผนภูมิเปรียบเทียบ

คำจำกัดความของ Glycolysis

Glycolysis เป็นที่รู้จักกันในนาม 'Embden-Meyerhof-Parnas Pathway ' มันเป็นวิถีทางที่เป็นเอกลักษณ์ที่เกิดขึ้นทั้งทางอากาศและทางอากาศโดยไม่ต้องเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของออกซิเจน มันเป็นเส้นทางสำคัญสำหรับการเผาผลาญกลูโคสและเกิดขึ้นในไซโตสของเซลล์ทั้งหมด แนวคิดพื้นฐานของกระบวนการนี้คือโมเลกุลหนึ่งของกลูโคสจะถูกออกซิไดซ์บางส่วนเป็นโมลของไพรูเวตสองส่วนซึ่งได้รับการเสริมด้วยเอนไซม์

Glycolysis เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใน 10 ขั้นตอนง่าย ๆ ในวงจรนี้เจ็ดขั้นตอนแรกปฏิกิริยาของ glycolysis เกิดขึ้นใน organelles cytoplasmic เรียกว่า glycosome ในขณะที่อีกสามปฏิกิริยาเช่น hexokinase, phosphofructokinase และ pyruvate kinase เป็นสิ่งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

วงจรทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็น สองขั้นตอน ห้าขั้นตอนแรกเรียกว่า ขั้นตอนการเตรียมการ และอีก ขั้นตอน หนึ่งเรียกว่า ขั้นตอนการจ่ายผลตอบแทน ในห้าขั้นตอนแรกของเส้นทางนี้ฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคสจะเกิดขึ้นสองครั้งและถูกเปลี่ยนเป็นฟรักโทส 1, 6 -biphosphate ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าที่นี่มีการใช้พลังงานเนื่องจากฟอสโฟรีเลชั่นและเอทีพี

ตอนนี้ฟรุคโตส 1, 6 -biphosphate ได้รับการแยกออกเพื่อให้ได้โมเลกุล 2, 3- คาร์บอนสองตัว Dihydroxyacetone phosphate ซึ่งเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ถูกแปลงเป็น glyceraldehydes 3-phophate สิ่งนี้จะให้โมเลกุลสองโมเลกุลของ glyceraldehyde 3-phopsphate ซึ่งถูกประมวลผลต่อไปในระยะการจ่ายห้าขั้นตอน

Pay-off phase เป็น ระยะ การเพิ่มพลังงานของ glycolysis และให้ ATP และ NADH ในขั้นตอนสุดท้าย ประการแรก glyceraldehyde 3-phosphate ถูกออกซิไดซ์ด้วย NAD + ในฐานะที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน (เพื่อสร้าง NADH) และฟอสเฟตอนินทรีย์นั้นถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้โมเลกุลพลังงานสูงเป็น 1, 3-biphosphoglycerate จากนั้นฟอสเฟตพลังงานสูงในคาร์บอนหนึ่งจะถูกบริจาคให้กับ ADP เพื่อเปลี่ยนเป็น ATP การผลิต ATP นี้เรียกว่า phosphorylation ระดับพื้นผิว

Glycolysis pathway

ดังนั้นพลังงานที่ได้จาก glycolysis คือ 2 ATP และ 2 NADH จากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุล

ขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับ glycolysis :

ขั้นตอนที่ 1 : ขั้นตอนแรกนี้เรียกว่าเป็น ฟอสโฟ รีเลชั่นมันเป็นปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้โดยเอนไซม์ที่เรียกว่าเฮกโซคิเนส เอนไซม์นี้พบได้ในเซลล์ทุกประเภท ในขั้นตอนนี้กลูโคสจะถูก phosphorylated โดย ATP เพื่อสร้างโมเลกุลน้ำตาลฟอสเฟต ประจุลบที่มีอยู่ในฟอสเฟตจะป้องกันการผ่านของน้ำตาลฟอสเฟตผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาและทำให้กลูโคสเข้าสู่เซลล์ภายในเซลล์

ขั้นตอนที่ 2 : ขั้นตอนนี้เรียกว่า ไอโซเมอไรเซชัน ในการจัดเรียงโครงสร้างทางเคมีแบบย้อนกลับนี้จะย้ายออกซิเจนคาร์บอนิลจากคาร์บอน 1 ไปเป็นคาร์บอน 2 โดยสร้างคีโตสจากน้ำตาลอัลโดส

ขั้นตอนที่ 3 : นี่คือขั้นตอนการเปลี่ยน ฟอสโฟ รีเลชั่นกลุ่มไฮดรอกซิลใหม่ในคาร์บอน 1 ถูกสังเคราะห์โดยเอทีพีสำหรับการก่อตัวของฟอสเฟตน้ำตาลสามคาร์บอนสองคาร์บอน ขั้นตอนนี้ถูกควบคุมโดยเอนไซม์ฟอสฟอโรฟอคิลิเนสซึ่งตรวจสอบน้ำตาลที่เข้าสู่ glycolysis

ขั้นตอนที่ 4 : ชื่อนี้เป็น ปฏิกิริยาที่แตกแยก ที่นี่โมเลกุลสองสามคาร์บอนผลิตโดยการแยกน้ำตาลคาร์บอนหกออก glyceraldehyde 3-phosphate เท่านั้นที่สามารถดำเนินการได้ทันทีผ่าน glycolysis

ขั้นตอนที่ 5 : นี่เป็นปฏิกิริยาการเกิดไอโซเมอ ไรเซ ชันโดยที่ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ของขั้นตอนที่ 4 dihydroxyacetone phosphate จะถูกทำให้กลายเป็น glyceraldehyde 3 - ฟอสเฟต

ขั้นตอนที่ 6 : จากขั้นตอนนี้ขั้นตอนการสร้างพลังงานจะเริ่มขึ้น ดังนั้นโมเลกุลทั้งสองของ glyceraldehyde 3-phosphate จึงถูกออกซิไดซ์ โดยทำปฏิกิริยากับกลุ่ม -SH, Iodoacetate ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase

ขั้นตอนที่ 7 : เกิด ATP จากกลุ่มฟอสเฟตพลังงานสูงที่สร้างขึ้นในขั้นตอนที่ 6

ขั้นตอนที่ 8 : การเชื่อมโยงฟอสเฟตเอสเตอร์ใน 3-phosphoglycerate มีพลังงานฟรีถูกย้ายจากคาร์บอน 3 ไปเป็น 2-phosphoglycerate

ขั้นตอนที่ 9 : การเชื่อมโยง Enol ฟอสเฟตถูกสร้างขึ้นด้วยการกำจัดน้ำออกจาก 2-phosphoglycerate Enolase (เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาในขั้นตอนนี้) ถูกยับยั้งโดยฟลูออไรด์

ขั้นตอนที่ 10 : ฟอร์ม ATP ด้วยการโอน ADP ไปยังกลุ่มฟอสเฟตพลังงานสูงซึ่งสร้างขึ้นในขั้นตอนที่ 9

ความหมายของ Krebs Cycle

วงจรนี้เกิดขึ้นในเมทริกซ์ของ ไมโตคอนเดรีย (cytosol ในโปรคาริโอต) ผลสุทธิคือการผลิต CO2 เมื่อกลุ่มอะเซทิลเข้าสู่วงจรในฐานะอะเซทิลโคเอ ในที่นี้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไพรูสู่คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเกิดขึ้น

วงจร Krebs ถูกค้นพบโดย HA Krebs ( นักชีวเคมี ชาวเยอรมันเกิด ) ในปี 1936 เมื่อวัฏจักรเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของกรดซิตริกจึงเรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริก วงจรนี้ยังมีกลุ่มคาร์บอกซิลิกสามกลุ่ม (COOH) ซึ่งเรียกว่าเป็นวัฏจักรของกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA)

วงจรกรดซิตริก (Krebs)

ขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในวงจร Krebs :

ขั้นตอนที่ 1 : ซิเตรตเกิดขึ้นในขั้นตอนนี้เมื่อ Acetyl CoA เพิ่มกลุ่มอะซิติลสองคาร์บอนลงใน oxaloacetate

ขั้นตอนที่ 2 : ซิเตรตจะถูกแปลงเป็นไอโซซิเตรท (เป็นไอโซเมอร์ของซิเตรต) โดยการกำจัดโมเลกุลของน้ำหนึ่งอันและเติมอีกอัน

ขั้นตอนที่ 3 : NAD + จะลดลงเป็น NA เมื่อ isocitrate ถูกออกซิไดซ์และสูญเสียโมเลกุล CO2

ขั้นตอนที่ 4 : CO2 หายไปอีกครั้งสารประกอบที่ได้จะถูกออกซิไดซ์และ NAD + จะลดลงเป็น NADH โมเลกุลที่เหลือจะถูกเกาะติดกับโคเอ็นไซม์เอผ่านพันธะที่ไม่เสถียร Alpha-ketoglutarate dehydrogenase ช่วยเร่งปฏิกิริยา

ขั้นตอนที่ 5 : GTP ถูกสร้างขึ้นโดยการกระจัดของ CoA โดยกลุ่มฟอสเฟตและโอนไปยัง GDP

ขั้นตอนที่ 6 : ในขั้นตอนนี้ FADH2 และการเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์จะเกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนสองตัวถูกถ่ายโอนไปยัง FAD

ขั้นตอนที่ 7 : พื้นผิวได้รับการออกซิไดซ์และ NAD + จะลดลงเป็น NADH และ oxaloacetate จะถูกสร้างใหม่

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Glycolysis และรอบ Krebs

1. Glycolysis เป็นที่รู้จักกันในชื่อ EMP (Embden-Meyerhof-Parnas Pathway หรือ Cytoplasmic pathway) เริ่มต้นด้วยการสลายกลูโคสเข้าสู่ไพรูเวต; Krebs cycle ยังเป็นที่รู้จักกันในนามวัฏจักร TCA (tricarboxylic acid) การหายใจแบบไมโทคอนเดรียเริ่มออกซิไดส์ไพรูให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์
2. กำไรสุทธิ ของวัฏจักรทั้งหมดคือสองโมเลกุลของ ATP และสองโมเลกุลของ NADH สำหรับทุกโมเลกุลของกลูโคสที่ถูกทำลายลงในขณะที่ Krebs รอบหกโมเลกุลของ NADH2, 2 โมเลกุลของ FADH2 สำหรับเอนไซม์ acetyl-CoA ทุกสอง
3. จำนวน ATP ที่ ผลิตทั้งหมดคือ 8 และในวงจร Krebs ATP ทั้งหมดคือ 24
4. ไม่มีการพัฒนาคาร์บอนไดออกไซด์ใน glycolysis ขณะที่ Krebs วัฏจักรคาร์บอนไดออกไซด์ถูกวิวัฒนาการ
5. บริเวณที่เกิด glycolysis อยู่ในไซโตพลาสซึม Krebs cycle เกิดขึ้นภายใน mitochondria (cytosol ใน prokaryotes)
6. ไกลโคไลซิสสามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่มีออกซิเจนเช่น แอโรบิก หรือไม่มีออกซิเจนเช่น แอนแอโรบิก Krebs cycle เกิดขึ้นแบบแอโร บิ ก
7. โมเลกุลของกลูโคสจะถูก ย่อยสลาย เป็นสองโมเลกุลของสารอินทรีย์คือไพรูเวตในไกลโคไลซิสในขณะที่การย่อยสลายของไพรูเวตกลายเป็นสารอนินทรีย์ซึ่ง ได้แก่ CO2 และ H2O
8. ใน โมเลกุล Glycolysis 2 ATP นั้นถูกใช้ไป สำหรับการฟอสโฟรีเลชั่นในขณะที่ Kreb cycle ไม่มีการใช้ ATP
9. ไม่มีบทบาทของ oxidative phosphorylation ใน glycolysis; มีบทบาทสำคัญของ oxidative phosphorylation เช่นเดียวกับ oxaloacetate ถือว่ามีบทบาทในการเร่งปฏิกิริยา Krebs วงจร
10. กลูโคสจะแตกออกเป็นไพรูเวตและด้วยเหตุนี้ glycolysis จึงกล่าวได้ว่าเป็น ขั้นตอนแรกของการหายใจ Krebs cycle เป็น ขั้นตอนที่สอง ของการหายใจสำหรับการผลิต ATP
11. Glycolysis เป็น ทางเดินตรงหรือเป็นเส้นตรง ในขณะที่วงจร Krebs เป็น ทางเดินวงกลม

ข้อสรุป

ทางเดินทั้งสองผลิตพลังงานให้กับเซลล์โดยที่ Glycolysis คือการสลายของโมเลกุลของกลูโคสเพื่อให้โมเลกุลของไพรูเวตสองโมเลกุลในขณะที่วงจร Kreb เป็นกระบวนการที่ acetyl CoA ผลิตซิเตรตโดยการเพิ่มกลุ่มคาร์บอนอะเซทิลีนกับ oxaloacetate ไกลคอลไลซิสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสมองซึ่งขึ้นอยู่กับกลูโคสสำหรับพลังงาน

วงจร Kreb เป็นเส้นทางการเผาผลาญอาหารที่สำคัญในการจัดหาพลังงานให้กับร่างกายประมาณ 65-70% ของ ATP ถูกสังเคราะห์ในวงจร Krebs Citric acid cycle หรือ Krebs cycle เป็นเส้นทางสุดท้ายออกซิเดทีฟที่เชื่อมต่อเส้นทางเมแทบอลิซึมของแต่ละบุคคล