Differenza chiave – Glicolisi vs Ciclo TCA
La respirazione è un processo che occupa una serie di reazioni che sono accoppiate da reazioni di ossidazione e riduzione e trasferimento di elettroni. Al termine della respirazione, gli organismi producono energia da utilizzare per i loro processi metabolici. Questa energia viene prodotta sotto forma di ATP (moneta energetica delle cellule). Durante la respirazione aerobica, le molecole di ossigeno agiscono come accettori di elettroni finali e vengono ridotte per produrre acqua. Questo crea un gradiente elettrochimico che guida la sintesi di ATP. La respirazione aerobica consiste in tre fasi principali, in cui le molecole di carbonio vengono riorganizzate attraverso una serie di reazioni catalizzate da enzimi per produrre ATP. La prima fase, comune sia agli aerobi che agli anaerobi, è la via glicolitica in cui il substrato dello zucchero, principalmente glucosio, viene catabolizzato in due molecole di piruvato. Questa conversione produce due molecole di ATP e due molecole di NADH. La seconda fase è il ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA), che è l'hub centrale in cui si uniscono gli intermedi di tutte le vie metaboliche per contribuire alla produzione di energia producendo NADH, FADH2 e due molecole di CO2tramite reazioni di ossidoriduzione. Il ciclo TCA si svolge solo negli aerobi. In entrambi questi processi, avviene la fosforilazione a livello di substrato per produrre energia. La differenza chiave tra glicolisi e ciclo TCA è che la glicolisi si verifica nel citoplasma mentre il ciclo TCA si verifica nei mitocondri.
Cos'è la glicolisi?
La glicolisi o il percorso Embden-Meyerhof è il primo passaggio della produzione di energia e si svolge nel citosol sia degli aerobi che degli anaerobi. È una procedura di reazione catalizzata da enzimi che comprende dieci fasi di reazione. Nella glicolisi, le molecole di zucchero vengono fosforilate e intrappolate nella cellula per catabolizzarsi in due molecole di piruvato (tre composti di carbonio) che sono i prodotti finali della glicolisi.
Stadi della glicolisi
Ha tre fasi principali come segue:
Fase preparatoria
In questa fase, i residui di zucchero che contengono sei atomi di carbonio vengono fosforilati e intrappolati nella cellula. La fase preparatoria è una fase che richiede energia in cui vengono utilizzate due molecole di ATP.
Fase di scissione
Durante questa fase, la molecola di 6 atomi di carbonio viene scissa in due residui di 3 atomi di carbonio fosforilati.
Pay off Stage
Questa è la fase finale della glicolisi in cui vengono sintetizzati ATP e NADH. Per ogni 6 substrati di zucchero di carbonio, vengono prodotte 4 molecole di ATP, 2 molecole di NADH e 2 molecole di piruvato; quindi è la fase di produzione di energia della glicolisi.
Figura 01: Glicolisi
Reazione complessiva della glicolisi
Glucosio + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Piruvato + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Produzione netta di ATP=2ATP
Cos'è il ciclo TCA?
Il ciclo
TCA, noto anche come ciclo dell'acido citrico o ciclo di Krebs, si svolge nella matrice dei mitocondri. Fa parte della respirazione aerobica; quindi, si svolge solo negli aerobi. Il ciclo del TCA è una via ciclica catalizzata da enzimi in cui un substrato a 4 atomi di carbonio (acido ossalacetico) accetta l'acetil CoA a 2 atomi di carbonio per produrre una molecola a 6 atomi di carbonio (citrato). Il citrato subisce una via metabolica ciclica per produrre due molecole di anidride carbonica, due molecole di NADH, una molecola FADH2e una molecola GTP. La funzione principale del ciclo TCA è quella di raccogliere elettroni ad alta energia dai combustibili di carbonio. Questi elettroni ad alta energia vengono quindi trasferiti alla catena di trasporto degli elettroni, che è lo stadio finale della respirazione aerobica per la sintesi dell'ATP. Il ciclo del TCA funge anche da via comune finale per l'ossidazione di carboidrati, amminoacidi, acidi grassi e nucleotidi. Carboidrati e acidi grassi entrano nel ciclo del TCA come acetil coenzima A mentre gli amminoacidi entrano nel ciclo del TCA come α – chetoglutarato e nucleotidi come fumarato.
Figura 02: Ciclo TCA
Reazione complessiva del ciclo TCA
Acetyl Co A + 3 NAD+ + FAD + PIL + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
Quali sono le somiglianze tra glicolisi e ciclo TCA?
- Il ciclo della glicolisi e del TCA comprende una serie di reazioni catalizzate da enzimi.
- In entrambi i processi avviene la fosforilazione a livello del substrato.
- Entrambi i processi producono NADH, H2O come prodotti.
- Entrambi i processi sono regolati attraverso il controllo ormonale, la regolazione allosterica e l'inibizione del prodotto finale (meccanismi di feedback).
Qual è la differenza tra glicolisi e ciclo TCA?
Glicolisi vs Ciclo TCA |
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| La glicolisi è il processo in cui 6 molecole di zucchero di carbonio (monosaccaride) vengono catabolizzate in molecole di piruvato a 3 atomi di carbonio attraverso reazioni catalizzate da enzimi. | Il ciclo TCA è il processo in cui l'energia immagazzinata nelle molecole di carbonio viene raccolta per produrre composti ricchi di elettroni per la catena di trasporto degli elettroni per sintetizzare l'ATP tramite la fosforilazione ossidativa. |
| Sito di reazione | |
| La glicolisi si verifica nel citosol. | Il ciclo del TCA si verifica nella matrice dei mitocondri. |
| Richiesta di ossigeno | |
| La glicolisi può verificarsi sia in condizioni aerobiche che anaerobiche. | Il ciclo TCA è rigorosamente aerobico. |
| Composto iniziale | |
| Sei monosaccaridi di carbonio (glucosio) sono il substrato di partenza della glicolisi. | L'ossalacetato a quattro atomi di carbonio è il substrato di partenza del ciclo TCA. |
| Prodotti finali | |
| Due molecole di piruvato, due molecole di ATP e due molecole di NADH sono i prodotti finali della glicolisi. | Due CO2, un GTP, tre NADH e un FADH2 sono i prodotti finali del ciclo TCA. |
| Sequenza di reazioni | |
| Le reazioni glicolitiche si verificano come una sequenza lineare. | Il ciclo TCA avviene tramite una sequenza ciclica. |
| Coinvolgimento del CO2 | |
| La CO2 non è richiesta o prodotta durante la glicolisi. | Viene prodotta CO2 per ciascuna molecola di acetil co A del ciclo del TCA. |
| Consumo di ATP | |
| 2 Le molecole di ATP vengono consumate dalla via glicolitica. | Le molecole di ATP non vengono utilizzate nel ciclo TCA. |
Riepilogo – Glicolisi vs Ciclo TCA
La glicolisi e il ciclo TCA sono due vie metaboliche vitali coinvolte nella produzione di energia attraverso intermedi di carbonio derivati dalle macromolecole carboidrati, proteine, grassi e acidi nucleici. Entrambi i processi sono mediati da enzimi e sono soggetti a una regolazione costante in base al fabbisogno energetico della cellula/organismo e le velocità di questi processi differiscono in varie condizioni come lo stato di digiuno, lo stato di ben nutrito, lo stato di fame e lo stato di esercizio. È importante studiare la regolazione della via glicolitica e del ciclo TCA al fine di derivare relazioni biochimiche per affrontare gli squilibri metabolici nel corpo. La glicolisi è il processo di iniziativa della respirazione e il ciclo TCA è la seconda fase principale della respirazione aerobica che si collega alla fase finale della respirazione (catena di trasporto degli elettroni). La glicolisi si verifica nel citoplasma e produce piruvati; questi piruvati entrano nei mitocondri e aiutano nel ciclo del TCA. La glicolisi può verificarsi sia in organismi aerobici che anaerobici. Tuttavia, il ciclo TCA avviene solo negli organismi aerobici poiché necessita di condizioni aerobiche. Questa è la differenza tra glicolisi e ciclo TCA.
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