الفرق بين دورة تحلل السكر ودورة كريبس (حامض الستريك)

• 2020

والفرق الرئيسي بين تحلل السكر ودورة كريبس هو: تحلل السكر هو الخطوة الأولى في عملية التنفس ويحدث في سيتوبلازم الخلية. بينما دورة كريبس هي العملية الثانية للتنفس والتي تحدث في الميتوكوندريا في الخلية. كلاهما عملية تشارك في التنفس بهدف تلبية متطلبات الطاقة للجسم.

لذلك يتم تعريف تحلل السكر على أنه سلسلة التفاعلات ، لتحويل الجلوكوز (أو الجليكوجين) إلى لاكتات البيروفات وبالتالي إنتاج ATP. من ناحية أخرى ، تتضمن دورة Kreb أو دورة حمض الستريك أكسدة أسيتيل CoA في CO2 و H2O.

التنفس هو العملية الهامة لجميع الكائنات الحية ، حيث يتم استخدام الأكسجين ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الجسم. خلال هذه العملية ، يتم إطلاق الطاقة ، والتي تستخدم لأداء وظائف مختلفة من الجسم. بصرف النظر عن الآليتين أعلاه ، هناك آليات أخرى مختلفة للتنفس مثل نظام النقل الإلكتروني ، ومسار فوسفات البنتوز ، والانهيار اللاهوائي لحمض البيروفيك ، والأكسدة الطرفية.

في المحتوى المقدم سنناقش الاختلاف العام بين أهم آليتين للتنفس وهما تحلل السكر ودورة كريبس.

رسم بياني للمقارنة

تعريف تحلل السكر

يُعرف التحلل الجلدي أيضًا باسم "Embden-Meyerhof-Parnas Pathway ". إنه مسار فريد يحدث هوائيًا ولا هوائيًا ، بدون مشاركة الأكسجين الجزيئي. وهو المسار الرئيسي لاستقلاب الجلوكوز ويحدث في الخلايا الخلوية لجميع الخلايا. المفهوم الأساسي لهذه العملية هو أن جزيء واحد من الجلوكوز يتأكسد جزئياً إلى شامات من البيروفات ، معززة بوجود الإنزيمات.

تحلل السكر هو عملية تحدث في 10 خطوات بسيطة. في هذه الدورة تحدث سبع خطوات من تفاعلات تحلل السكر في العضيات السيتوبلازمية التي تسمى بالجليكوزوم . في حين أن التفاعلات الثلاثة الأخرى مثل hexokinase و phosphofructokinase و pyruvate kinase هي التفاعل الذي لا رجعة فيه.

تنقسم الدورة بأكملها إلى مرحلتين ، تُعرف الخطوات الخمس الأولى باسم المرحلة التحضيرية والأخرى تعرف باسم مرحلة الدفع . في الخطوات الخمس الأولى من هذا المسار ، تحدث فسفرة الجلوكوز مرتين ويتم تحويلها إلى الفركتوز 1،6-فوسفات ، لذلك يمكننا القول أن الطاقة هنا تستهلك بسبب الفسفرة و ATP هو مانح مجموعة الفسفوريل.

علاوة على ذلك ، يحصل الفركتوز 1.6-فوسفات ثنائي على انشقاقات لإنتاج جزيئين من الكربون 2.3. Dihydroxyacetone phosphate ، وهو أحد المنتجات التي يتم تحويلها إلى glyceraldehydes 3-phophate. هذا يعطي جزيئين من جلسيرالدهيد 3-فوسفات ، والتي تتم معالجتها بشكل إضافي إلى مرحلة الدفع المكونة من خمس خطوات.

مرحلة الدفع هي مرحلة اكتساب الطاقة من تحلل السكر ، وتنتج ATP و NADH في الخطوة الأخيرة. أولاً ، يتأكسد جليسيرالدهيد 3-فوسفات مع NAD + كمستقبل إلكترون (لتشكيل NADH) ويتم دمج الفوسفات غير العضوي لإعطاء جزيء عالي الطاقة مثل 1،3-biphosphoglycerate. بعد ذلك ، يتم التبرع بالفوسفات عالي الطاقة على الكربون إلى ADP لتحويله إلى ATP. يسمى هذا الإنتاج من ATP الفسفرة على مستوى الركيزة.

مسار تحلل السكر

وبالتالي ، فإن ناتج الطاقة من تحلل السكر هو 2 ATP و 2 NADH ، من جزيء واحد من الجلوكوز.

الخطوات المتبعة في تحلل السكر :

الخطوة 1 : تسمى هذه الخطوة الأولى باسم الفسفرة ، وهي تفاعل لا رجعة فيه يؤدي بواسطة إنزيم يسمى hexokinase. تم العثور على هذا الإنزيم في جميع أنواع الخلايا. في هذه الخطوة ، يتم فسفرة الجلوكوز بواسطة ATP لتشكيل جزيء فوسفات السكر. تمنع الشحنة السالبة الموجودة على الفوسفات مرور فوسفات السكر عبر غشاء البلازما وبالتالي تشبع الجلوكوز داخل الخلية.

الخطوة 2 : تسمى هذه الخطوة Isomerization ، حيث تقوم إعادة الترتيب العكسية للبنية الكيميائية بنقل أكسجين الكربونيل من الكربون 1 إلى الكربون 2 ، لتشكيل كيتوز من سكر ألدوز.

الخطوة 3 : هذه أيضًا خطوة فسفرة ، مجموعة الهيدروكسيل الجديدة على الكربون 1 يتم فسفرتها بواسطة ATP ، لتشكيل فوسفات سكر ثلاثي الكربون. يتم تنظيم هذه الخطوة من إنزيم فوسفوروكتوكيناز ، الذي يتحقق من دخول السكريات إلى تحلل السكر.

الخطوة 4 : يسمى هذا تفاعل الانقسام . هنا يتم إنتاج جزيئين من ثلاثة كربون عن طريق قطع سكر الكربون الستة. يمكن فقط للفوسفات جليسيرالديهايد 3 المضي قدما على الفور من خلال تحلل السكر.

الخطوة 5 : هذا هو أيضًا تفاعل Isomerization ، حيث يكون المنتج الآخر للخطوة 4 ، ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات أزمرة لتشكيل glyceraldehyde 3-فوسفات.

الخطوة 6 : من هذه الخطوة ، ستبدأ مرحلة توليد الطاقة. لذا يتأكسد جزيئان جلسيرالدهيد 3-فوسفات. من خلال التفاعل مع مجموعة -SH ، يثبط Iodoacetate وظيفة إنزيم ديهيدروجيناز glyceraldehyde-3-phosphate.

الخطوة 7 : يتم تكوين ATP ، من مجموعة الفوسفات عالية الطاقة التي تم إنشاؤها في الخطوة 6.

الخطوة 8 : يتم ربط ارتباط إستر الفوسفات في 3-فوسفوجليسيرات ، مع وجود طاقة مجانية من الكربون 3 لتشكيل 2-فوسفوجليسيرات.

الخطوة 9 : يتم إنشاء ارتباط Enol phosphate بإزالة الماء من 2-phosphoglycerate. يثبط الفلورايد إنولاز (إنزيم يحفز هذه الخطوة).

الخطوة 10 : نماذج ATP ، مع نقل ADP إلى مجموعة الفوسفات عالية الطاقة ، المولدة في الخطوة 9.

تعريف دورة كريبس

تحدث هذه الدورة في مصفوفة الميتوكوندريا (السيتوزول في بدائيات النوى) . والنتيجة الصافية هي إنتاج ثاني أكسيد الكربون عندما تدخل مجموعة الأسيتيل الدورة على أنها أسيتيل CoA. في هذا ، يحدث أكسدة حمض البيروفيك في ثاني أكسيد الكربون والماء.

اكتشف HA Krebs (عالم الكيمياء الحيوية الألماني المولد ) دورة كريبس في عام 1936 . عندما تبدأ الدورة بتكوين حمض الستريك ، تسمى دورة حمض الستريك. تحتوي الدورة أيضًا على ثلاث مجموعات كربوكسيلية (COOH) ، ومن ثم تسمى أيضًا باسم دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل (دورة TCA).

دورة حامض الستريك (كريبس)

خطوات دورة كريبس :

الخطوة 1 : يتم إنتاج السيترات في هذه الخطوة عندما تضيف Acetyl CoA مجموعة الأسيتيل ثنائية الكربون إلى oxaloacetate.

الخطوة 2 : يتم تحويل السيترات إلى isocitrate (أ ، أيزومرات السيترات) ، عن طريق إزالة جزيء الماء وإضافة الآخر.

الخطوة 3 : يتم تقليل NAD + إلى NA عندما تتم أكسدة isocitrate وتفقد جزيء CO2.

الخطوة 4 : يتم فقدان ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى ، ويتأكسد المركب الناتج ويتم تقليل NAD + إلى NADH. يرتبط الجزيء المتبقي بالإنزيم المساعد A من خلال رابطة غير مستقرة. يحفز ديهيدروجيناز ألفا كيتوغلوتارات التفاعل.

الخطوة 5 : يتم توليد GTP من خلال إزاحة CoA من قبل مجموعة الفوسفات ونقلها إلى الناتج المحلي الإجمالي.

الخطوة 6 : في هذه الخطوة ، يتم تكوين FADH2 والسكسينات المؤكسدة ، عندما يتم نقل اثنين من الهيدروجين إلى FAD.

الخطوة 7 : تتأكسد الركيزة ويتم اختزال NAD + إلى NADH ويتم تجديد أكسالات الأكسالات.

الفرق الرئيسي بين تحلل السكر ودورة كريبس

1. يُعرف تحلل السكر أيضًا باسم EMP (مسار Embden-Meyerhof-Parnas أو مسار Cytoplasmic) يبدأ بتفكيك الجلوكوز إلى البيروفات. تعرف دورة كريبس أيضًا بدورة TCA (حمض ثلاثي الكربوكسيل). يبدأ تنفس الميتوكوندريا المؤكسدة البيروفات في CO2.
2. صافي مكسب الدورة الكاملة هو جزيئين من ATP وجزيئين من NADH ، لكل جزيء من الجلوكوز الذي تم تكسيره ، بينما في دورة Krebs ستة جزيئات من NADH2 ، وجزيئين من FADH2 لكل اثنين من إنزيمات أسيتيل CoA.
3. إجمالي عدد مركبات ATP المنتجة هو 8 وفي دورة Krebs ، إجمالي ATP هو 24.
4. لا يتطور ثاني أكسيد الكربون في التحلل السكري بينما يتطور ثاني أكسيد الكربون في دورة كريبس.
5. يقع موقع حدوث التحلل السكري داخل السيتوبلازم. تحدث دورة كريبس داخل الميتوكوندريا (السيتوزول في بدائيات النوى).
6. يمكن أن يحدث تحلل السكر في وجود الأكسجين أي الهوائية أو في غياب الأكسجين أي اللاهوائي . تحدث دورة كريبس هوائيا .
7. يتحلل جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من مادة عضوية ، البيروفات في تحلل السكر ، بينما يتحلل البيروفات تمامًا في المواد غير العضوية وهي CO2 و H2O.
8. في Glycolysis 2 يتم استهلاك جزيئات ATP من أجل الفسفرة أثناء دورة Kreb لا يوجد استهلاك من ATP .
9. لا دور الفسفرة التأكسدية في تحلل السكر. هناك دور رئيسي للفسفرة المؤكسدة بالإضافة إلى أكسالات الأسيتالات التي تلعب دورًا حفازًا في دورة كريبس.
10. كما هو الحال في تحلل السكر ، يتم تقسيم الجلوكوز إلى البيروفات ، وبالتالي يُقال تحلل السكر كخطوة أولى للتنفس ؛ دورة كريبس هي الخطوة الثانية للتنفس لإنتاج ATP.
11. تحلل السكر هو مسار مستقيم أو خطي . بينما دورة كريبس دائرية .

استنتاج

ينتج كلا المسارين طاقة للخلية ، حيث يكون Glycolysis هو تحلل جزيء الجلوكوز لإنتاج جزيئين من البيروفات ، في حين أن دورة Kreb هي العملية التي ينتج فيها acetyl CoA سترات عن طريق إضافة مجموعة أسيتيل الكربون إلى أوكسالواسيتات. تحلل السكر ضروري للدماغ الذي يعتمد على الجلوكوز للحصول على الطاقة.

دورة Kreb هي مسار استقلابي مهم في توفير الطاقة للجسم ، يتم تصنيع حوالي 65-70 ٪ من ATP في دورة Krebs. دورة حامض الستريك أو دورة كريبس هي المسار التأكسدي النهائي الذي يربط كل مسار التمثيل الغذائي الفردي تقريبًا.