La differenza fondamentale tra il ciclo di krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni è la resa netta. La glicolisi produce due piruvati, due ATP e due NADH, mentre il ciclo di Krebs produce due anidride carbonica, tre NADH, un FADH2,e un ATP. La catena di trasporto degli elettroni, d' altra parte, produce trentaquattro ATP e una molecola d'acqua.
La respirazione cellulare è una serie di reazioni metaboliche che si verificano nelle cellule degli organismi per convertire l'energia chimica dall'ossigeno o dai nutrienti in ATP e rilasciare prodotti di scarto. In genere coinvolge sostanze nutritive come carboidrati, acidi grassi e proteine. L'agente ossidante più comune che fornisce energia chimica è l'ossigeno molecolare. Questa energia chimica immagazzinata nell'ATP guida i processi che richiedono energia, come la biosintesi, la locomozione o il trasporto di molecole attraverso le membrane cellulari. La respirazione cellulare è uno dei modi in cui una cellula rilascia energia chimica per alimentare le attività cellulari. Queste reazioni avvengono in una serie di percorsi biochimici. Questi percorsi sono la glicolisi, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni, che sono reazioni redox.
Cos'è la glicolisi?
La glicolisi è una via metabolica che converte il glucosio in piruvato. Questo processo avviene nel citoplasma. È il primo passo nella scomposizione del glucosio per estrarre energia nel processo del metabolismo cellulare. La glicolisi è anche conosciuta come il primo passo nella respirazione cellulare. La glicolisi consiste in una serie di reazioni per estrarre energia, che include la scissione della molecola a sei atomi di carbonio; glucosio a molecole a tre atomi di carbonio; piruvati. Durante questo processo, l'energia libera rilasciata viene utilizzata per produrre molecole ad alta energia come l'adenosina trifosfato (ATP) e la nicotinamide adenina dinucleotide (NADH).
Figura 01: Glicolisi
Il percorso della glicolisi consiste in dieci reazioni catalizzate da dieci diversi enzimi. Questa via metabolica non richiede ossigeno, quindi è considerata una via anaerobica. Il percorso della glicolisi ha due fasi separate: la fase preparatoria, in cui viene consumato l'ATP, e la fase di pay off, in cui viene prodotto l'ATP. Ogni fase è composta da cinque fasi. Durante la fase preparatoria, si svolgono i primi cinque passaggi: consumano energia per convertire il glucosio in fosfati di zucchero a tre atomi di carbonio. La fase di pagamento coinvolge gli ultimi cinque passaggi in cui c'è un guadagno netto di molecole ricche di energia. Poiché il glucosio porta a due zuccheri triosi durante la fase preparatoria, ciascuna reazione nella fase di pay off si verifica due volte per molecola di glucosio. Pertanto, c'è una resa di due molecole di NADH e quattro molecole di ATP. Il guadagno netto della glicolisi include due molecole di piruvato, due molecole di NADH e due molecole di ATP.
Cos'è il ciclo di Krebs?
Il ciclo di Krebs (ciclo dell'acido citrico o ciclo dell'acido tricarbossilico) è una serie di reazioni chimiche per rilasciare l'energia immagazzinata attraverso l'ossidazione dell'acetil co-A, un gruppo acetilico a due atomi di carbonio che è derivato da carboidrati, proteine e grassi. Il piruvato, che viene prodotto durante la glicolisi, si converte in acetil co-A.
Figura 02: Ciclo di Krebs
Il ciclo di Krebs si svolge nella matrice dei mitocondri degli eucarioti e nel citoplasma dei procarioti. Questo ciclo è un percorso a circuito chiuso che comprende otto passaggi. Qui, l'ultima parte del percorso riforma la molecola a quattro atomi di carbonio, l'ossalacetato, che viene utilizzata nella prima fase. In questa via metabolica, l'acido citrico che viene consumato viene rigenerato in una sequenza di reazioni per completare il ciclo. Il ciclo di Krebs inizialmente consuma acetil co-A e acqua, riducendo la nicotinamide adenina dinucleotide (NAD+) a NADH. Di conseguenza, viene prodotta anidride carbonica. Il ciclo di Krebs produce infine due molecole di anidride carbonica, una GTP o ATP, tre molecole di NADH e una FADH2 Gli otto passaggi di questa serie di cicli coinvolgono reazioni redox, disidratazione, idratazione e decarbossilazione. Il ciclo di Krebs è considerato un percorso aerobico poiché viene utilizzato l'ossigeno.
Cos'è la catena di trasporto degli elettroni?
La catena di trasporto degli elettroni (ETC) è un percorso costituito da una serie di complessi proteici che trasferiscono gli elettroni dai donatori di elettroni agli accettori di elettroni attraverso reazioni redox. Questo fa sì che gli ioni idrogeno si accumulino all'interno della matrice dei mitocondri. L'ETC si svolge all'interno della membrana interna dei mitocondri. Qui si forma un gradiente di concentrazione in cui gli ioni idrogeno si diffondono fuori dalla matrice passando attraverso l'enzima ATP sintasi. Questo fosforila ADP producendo ATP.
Figura 03: Catena di trasporto degli elettroni
ETC è l'ultimo passaggio della respirazione aerobica in cui gli elettroni vengono passati da un complesso all' altro, riducendo l'ossigeno molecolare per produrre acqua. Ci sono quattro complessi proteici coinvolti in questo percorso. Sono etichettati come complesso I, complesso II, complesso III e complesso IV. La caratteristica unica dell'ETC è la presenza di una pompa protonica per creare un gradiente protonico attraverso la membrana mitocondriale. In altre parole, gli elettroni vengono trasportati da NADH e FADH2 all'ossigeno molecolare. Qui, i protoni vengono pompati dalla matrice alla membrana interna dei mitocondri e l'ossigeno viene ridotto per formare acqua. Il guadagno netto dell'ETC include trentaquattro molecole di ATP e una molecola d'acqua.
Quali sono le somiglianze tra il ciclo di Krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni?
- Glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni sono tre fasi coinvolte nella respirazione cellulare.
- Tutti e tre i percorsi sono mediati da enzimi.
- Questi percorsi producono ATP.
- Il ciclo di Krebs e l'ETC sono percorsi aerobici.
- La glicolisi e il ciclo di Krebs producono NADH.
- Sia il ciclo di Krebs che l'ETC hanno luogo nei mitocondri.
Qual è la differenza tra il ciclo di Krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni?
La glicolisi produce due piruvati, due ATP e due NADH, mentre il ciclo di Krebs produce due anidride carbonica, tre NADH, un FADH2 e un ATP. La catena di trasporto degli elettroni produce trentaquattro ATP e una molecola d'acqua. Questa è la differenza chiave tra il ciclo di Krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni. La glicolisi consiste in dieci passaggi che coinvolgono dieci diversi enzimi ed è una sequenza lineare, mentre il ciclo di Krebs è composto da otto passaggi ed è un percorso ad anello chiuso in cui l'ultima parte del percorso riforma la molecola utilizzata nel primo passaggio. D' altra parte, la catena di trasporto degli elettroni è una serie di reazioni che consistono in quattro complessi proteici ed è anche una sequenza lineare. Questa è un' altra differenza tra il ciclo di krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni. Inoltre, la glicolisi consuma ATP mentre il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni non consumano ATP. Un' altra differenza tra il ciclo di Krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni è che la glicolisi è una via anaerobica mentre il ciclo di Krebs e l'ETC sono vie aerobiche.
La seguente infografica elenca le differenze tra il ciclo di krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni in forma tabellare.
Riepilogo – Glicolisi vs Ciclo di Krebs vs Catena di trasporto degli elettroni
La respirazione cellulare è uno dei modi in cui una cellula rilascia energia chimica per alimentare il necessario per le attività cellulari. Ciò include tre percorsi biochimici: glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni. La glicolisi è una via metabolica che converte il glucosio in piruvato. Questa è una via anaerobica che si svolge nel citoplasma. La glicolisi è anche conosciuta come il primo passo nella respirazione cellulare. La via della glicolisi consiste in dieci reazioni catalizzate da dieci diversi enzimi. Il ciclo di Krebs è una serie di reazioni chimiche per rilasciare l'energia immagazzinata attraverso l'ossidazione dell'acetil co-A, un gruppo acetilico a due atomi di carbonio. Il ciclo di Krebs si svolge nella matrice dei mitocondri. È un percorso a circuito chiuso che include otto passaggi. Il ciclo di Krebs è il secondo passo della respirazione cellulare ed è un percorso aerobico. La catena di trasporto degli elettroni è un percorso costituito da serie di complessi proteici che trasferiscono elettroni dai donatori di elettroni agli accettori di elettroni attraverso reazioni redox. È anche un percorso aerobico che si svolge all'interno della membrana interna dei mitocondri. Quindi, questo riassume la differenza tra il ciclo di krebs della glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni.
