تفاوت بین چرخه کربس و گلیکولیز چیست

تفاوت اصلی – چرخه کربس و گلیکولیز

چرخه کربس (Krebs cycle) و گلیکولیز (glycolysis) دو مرحله در تنفس سلولی (cellular respiration) هستند. تنفس سلولی اکسیداسیون بیولوژیکی ترکیب آلی مانند گلوکز برای آزادسازی انرژی شیمیایی است. این انرژی شیمیایی به عنوان منبع انرژی در عملکردهای سلولی استفاده می‌شود. چرخه کربس بعد از گلیکولیز می‌آید. تفاوت اصلی بین چرخه کربس و گلیکولیز این است که چرخه کربس در اکسیداسیون کامل اسید پیروویک به دی اکسید کربن و آب نقش دارد در حالی که گلیکولیز گلوکز را به دو مولکول پیروویک اسید تبدیل می‌کند. چرخه کربس در داخل میتوکندری یوکاریوت‌ها اتفاق می‌افتد. گلیکولیز در سیتوپلاسم همه موجودات زنده رخ می‌دهد. چرخه کربس به نام چرخه اسید سیتریک یا چرخه اسید تری کربوکسیلیک (چرخه TCA) نیز شناخته می‌شود. گلیکولیز به عنوان مسیر Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) نیز شناخته می‌شود. 

اصطلاحات کلیدی: استیل کوآ (Acetyl-CoA)، ATP، تنفس سلولی، چرخه اسید سیتریک (Citric Acid Cycle)، FADH، گلیکولیز، گلوکز (Glucose)، GTP، چرخه کربس، NADH، دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو (Oxidative Decarboxylation)، پیروات (Pyruvate)، چرخه TCA. 

چرخه کربس چیست؟

چرخه کربس، همچنین به عنوان چرخه اسید سیتریک یا چرخه اسید تری کربوکسیلیک (TCA Cycle: Tricarboxylic Acid Cycle) شناخته می‌شود، دومین مرحله از تنفس هوازی در موجودات زنده است. در طول چرخه کربس، پیروات به طور کامل به دی اکسید کربن و آب اکسید می‌شود. پیرووات در گلیکولیز تولید می‌شود که اولین مرحله تنفس سلولی است. این پیرووات‌ها سپس به ماتریکس میتوکندری وارد می‌شوند تا تحت دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو قرار گیرند. در طی دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو، پیرووات با حذف یک مولکول دی اکسید کربن و اکسید شدن به اسید استیک به Acetyl-CoA تبدیل می‌شود. سپس یک کوآنزیم A به قسمت استیک متصل می‌شود و Acetyl-CoA را تشکیل می‌دهد. سپس این Acetyl-CoA وارد چرخه کربس می‌شود.

در طول چرخه کربس، بخش استیل Acetyl-CoA به یک مولکول اگزالواستات متصل می‌شود تا یک مولکول سیترات تشکیل دهد. سیترات یک مولکول شش کربنی است. این سیترات با یک سری مراحل اکسید می‌شود که دو مولکول دی اکسید کربن از آن آزاد می‌شود. ابتدا اسید سیتریک به ایزوسیترات تبدیل شده و با احیای یک مولکول ⁺NAD به α-کتوگلوتارات اکسید می‌شود. آلفا کتوگلوتارات دوباره به سوکسینیل کوآ اکسید می‌شود. سوکسینیل کوآ یک گروه هیدروکسیل از آب می‌گیرد و سوکسینات را تشکیل می‌دهد. سوکسینات توسط FAD به فومارات اکسید می‌شود. افزودن مولکول آب به فومارات، مالات را تولید می‌کند. سپس مالات توسط ⁺NAD به اگزالواستات اکسید می‌شود. واکنش‌های کلی چرخه کربس شش NADH، دو FADH_۲ و دو ATP تولید می‌کند. مولکول‌های GTP در هر یک مولکول گلوکز. فرآیند دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو همراه با چرخه کربس در شکل ۱ نشان داده شده است. 

گلیکولیز چیست؟

گلیکولیز اولین مرحله تنفس سلولی در تمام موجودات زنده است. این بدان معناست که گلیکولیز در هر دو تنفس هوازی و بی‌هوازی رخ می‌دهد. گلیکولیز در سیتوپلاسم رخ می‌دهد. در تجزیه گلوکز به دو مولکول پیروات نقش دارد. یک گروه فسفات توسط آنزیم هگزوکیناز به مولکول گلوکز اضافه می‌شود و گلوکز ۶-فسفات تولید می‌کند. سپس گلوکز-۶-فسفات به فروکتوز-۶-فسفات ایزومریزه می‌شود. فروکتوز ۶ فسفات به فروکتوز ۱ و ۶ بیس فسفات تبدیل می‌شود. فروکتوز ۱، ۶-بیس فسفات با عمل آنزیم آلدوز به دی هیدروکسی استون و گلیسرآلدئید تقسیم می‌شود. هم دی هیدروکسی استون و هم گلیسرآلدئید به آسانی به دی هیدرواستون فسفات و گلیسرآلدئید ۳-فسفات تبدیل می‌شوند. گلیسرآلدئید ۳-فسفات به ۱، ۳-بیس فسفوگلیسرات اکسید می‌شود. یک گروه فسفات از ۱، ۳-بیس فسفوگلیسرات برای تولید ATP به ADP منتقل می‌شود. این یک مولکول ۳ فسفوگلیسرات تولید می‌کند. گروه فسفات ۳-فسفوگلیسرات به موقعیت کربن دوم همان مولکول منتقل می‌شود تا یک مولکول ۲- فسفوگلیسرات تشکیل شود. حذف یک مولکول آب از ۲-فسفوگلیسرات باعث تولید فسفوئنول پیروات (PEP) می‌شود. انتقال گروه فسفات PEP به یک مولکول ADP باعث تولید پیروات می‌شود. 

شکل ۲: گلیکولیز

واکنش‌های کلی گلیکولیز دو مولکول پیروات، دو مولکول NADH، دو مولکول ATP و دو مولکول آب تولید می‌کند. فرآیند کامل گلیکولیز در شکل ۲ نشان داده شده است. 

شباهت‌های بین چرخه کربس و گلیکولیز

• چرخه کربس و گلیکولیز دو مرحله تنفس سلولی هستند.
• هم چرخه کربس و هم گلیکولیز در سیتوپلاسم در پروکاریوت‌ها اتفاق می‌افتد.
• هر دو چرخه کربس و گلیکولیز توسط آنزیم‌ها هدایت می‌شوند.
• هم چرخه کربس و هم گلیکولیز NADH و ATP تولید می‌کنند.

تفاوت بین چرخه کربس و گلیکولیز

تعریف

چرخه کربس: چرخه کربس که به عنوان چرخه اسید سیتریک یا چرخه اسید تری کربوکسیلیک (چرخه TCA) نیز شناخته می‌شود، به مجموعه ای از واکنش‌های شیمیایی اطلاق می‌شود که در آن پیرووات به استیل-CoA تبدیل شده و به طور کامل به دی اکسید کربن و آب اکسید می‌شود.

گلیکولیز: گلیکولیز به مجموعه ای از واکنش‌های شیمیایی اطلاق می‌شود که در آن یک مولکول گلوکز به دو مولکول اسید پیروویک تبدیل می‌شود.

مرحله

چرخه کربس: چرخه کربس مرحله دوم تنفس سلولی است.

گلیکولیز: گلیکولیز اولین مرحله تنفس سلولی است.

محل وقوع

چرخه کربس: چرخه کربس در داخل میتوکندری یوکاریوت‌ها اتفاق می‌افتد.

گلیکولیز: گلیکولیز در سیتوپلاسم رخ می‌دهد.

تنفس هوازی/بی‌هوازی

چرخه کربس: چرخه کربس فقط در تنفس هوازی اتفاق می‌افتد.

گلیکولیز: گلیکولیز در هر دو تنفس هوازی و بی‌هوازی رخ می‌دهد.

روند

چرخه کربس: چرخه کربس در اکسیداسیون کامل پیروات به دی اکسید کربن و آب نقش دارد.

گلیکولیز: گلیکولیز در تجزیه گلوکز به دو مولکول پیروات نقش دارد.

خطی/دوره‌ای

چرخه کربس: چرخه کربس یک فرآیند چرخه ای است.

گلیکولیز: گلیکولیز یک فرآیند خطی است.

محصول نهایی

چرخه کربس: محصول نهایی چرخه کربس یک ماده کربن غیر آلی است.

گلیکولیز: محصول نهایی گلیکولیز یک ماده آلی است.

مصرف ATP

چرخه کربس: چرخه کربس ATP مصرف نمی‌کند.

گلیکولیز: گلیکولیز دو مولکول ATP را مصرف می‌کند.

بهره خالص

چرخه کربس: چرخه کربس شش مولکول NADH و دو مولکول FADH _۲ تولید می‌کند.

گلیکولیز: گلیکولیز دو مولکول پیروات، دو مولکول ATP، دو مولکول NADH تولید می‌کند.

سود خالص انرژی

چرخه کربس: سود خالص انرژی چرخه کربس برابر با ۲۴ مولکول ATP است.

گلیکولیز: سود خالص انرژی گلیکولیز برابر با ۸ مولکول ATP است.

دی اکسید کربن

چرخه کربس: دی اکسید کربن در طی فرآیند چرخه کربس آزاد می‌شود.

گلیکولیز: در طی فرآیند گلیکولیز دی اکسید کربن آزاد نمی‌شود.

فسفوریلاسیون اکسیداتیو

چرخه کربس: چرخه کربس با فسفوریلاسیون اکسیداتیو مرتبط است.

گلیکولیز: گلیکولیز با فسفوریلاسیون اکسیداتیو مرتبط نیست.

اکسیژن

چرخه کربس: چرخه کربس از اکسیژن به عنوان اکسیدان نهایی استفاده می‌کند.

گلیکولیز: گلیکولیز نیازی به اکسیژن ندارد.

نتیجه

چرخه کربس و گلیکولیز دو مرحله در تنفس سلولی هستند. چرخه کربس فقط در تنفس هوازی اتفاق می‌افتد. گلیکولیز در تنفس هوازی و بی‌هوازی مشترک است. چرخه کربس پس از گلیکولیز رخ می‌دهد. در طی گلیکولیز، دو مولکول پیروات از یک مولکول گلوکز تولید می‌شود. این مولکول‌های پیروات در طول چرخه کربس به طور کامل به دی اکسید کربن و آب اکسید می‌شوند. تفاوت اصلی بین چرخه کربس و گلیکولیز در مواد اولیه، مکانیسم و ​​محصولات نهایی هر مرحله است.