Diferencia clave: glucólisis frente a ciclo TCA
La respiración es un proceso que ocupa una serie de reacciones que están acopladas por reacciones de oxidación y reducción y transferencia de electrones. Al final de la respiración, los organismos producen energía para utilizar en sus procesos metabólicos. Esta energía se produce en forma de ATP (moneda energética de las células). Durante la respiración aeróbica, las moléculas de oxígeno actúan como aceptores finales de electrones y se reducen para producir agua. Esto crea un gradiente electroquímico que impulsa la síntesis de ATP. La respiración aeróbica consta de tres fases principales, en las que las moléculas de carbono se reorganizan a través de una serie de reacciones catalizadas por enzimas para producir ATP. La primera fase, común tanto a los aerobios como a los anaerobios, es la vía glucolítica en la que el sustrato de azúcar, principalmente glucosa, se cataboliza en dos moléculas de piruvato. Esta conversión produce dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. La segunda fase es el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), que es el eje central donde se unen los intermediarios de todas las vías metabólicas para contribuir a la producción de energía mediante la producción de NADH, FADH2 y dos moléculas de CO2a través de reacciones de oxidación-reducción. El ciclo TCA solo tiene lugar en aerobios. En ambos procesos, la fosforilación a nivel de sustrato tiene lugar para producir energía. La diferencia clave entre la glucólisis y el ciclo TCA es que la glucólisis se produce en el citoplasma, mientras que el ciclo TCA se produce en las mitocondrias.
¿Qué es la glucólisis?
La glucólisis o la vía de Embden-Meyerhof es el primer paso de la producción de energía y tiene lugar en el citosol de aerobios y anaerobios. Es un procedimiento de reacción catalizada por enzimas que consta de diez pasos de reacción. En la glucólisis, las moléculas de azúcar se fosforilan y quedan atrapadas en la célula para catabolizarse en dos moléculas de piruvato (compuesto de tres carbonos) que son los productos finales de la glucólisis.
Etapas de la glucólisis
Tiene tres etapas principales de la siguiente manera:
Etapa preparatoria
En esta etapa, los residuos de azúcar que contienen seis átomos de carbono son fosforilados y atrapados en la célula. La fase preparatoria es una fase que requiere energía en la que se utilizan dos moléculas de ATP.
Etapa de escisión
Durante esta fase, la molécula de 6 carbonos se escinde en dos residuos de 3 carbonos fosforilados.
Pagar etapa
Esta es la etapa final de la glucólisis donde se sintetizan ATP y NADH. Por cada sustrato de azúcar de 6 carbonos, se producen 4 moléculas de ATP, 2 moléculas de NADH y 2 moléculas de piruvato; por lo tanto, es la fase productora de energía de la glucólisis.
Figura 01: Glucólisis
Reacción general de la glucólisis
Glucosa + 2Pi + 4ADP + 2NAD+ + 2ATP → 2Piruvato + 4ATP + 2NADH + 2H2 O + 2H+
Producción neta de ATP=2ATP
¿Qué es el ciclo TCA?
El ciclo
TCA, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs, tiene lugar en la matriz de las mitocondrias. Es una parte de la respiración aeróbica; por lo tanto, tiene lugar solo en aerobios. El ciclo TCA es una vía cíclica catalizada por enzimas en la que un sustrato de 4 carbonos (ácido oxaloacético) acepta acetil CoA de 2 carbonos para producir una molécula de 6 carbonos (citrato). El citrato se somete a una vía metabólica cíclica para producir dos moléculas de dióxido de carbono, dos moléculas de NADH, una molécula de FADH2y una molécula de GTP. La función principal del ciclo TCA es recolectar electrones de alta energía de los combustibles de carbono. Estos electrones de alta energía luego se transfieren a la cadena de transporte de electrones, que es la etapa final de la respiración aeróbica para la síntesis de ATP. El ciclo TCA también actúa como la vía común final para la oxidación de carbohidratos, aminoácidos, ácidos grasos y nucleótidos. Los carbohidratos y los ácidos grasos entran en el ciclo del TCA como acetil coenzima A, mientras que los aminoácidos entran en el ciclo del TCA como α-cetoglutarato y los nucleótidos como fumarato.
Figura 02: Ciclo TCA
Reacción general del ciclo TCA
Acetilo Co A + 3 NAD+ + FAD + PIB + 2Pi + 2H2 O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+
¿Cuáles son las similitudes entre la glucólisis y el ciclo TCA?
- La glucólisis y el ciclo TCA forman parte de una serie de reacciones catalizadas por enzimas.
- En ambos procesos, tiene lugar la fosforilación a nivel de sustrato.
- Ambos procesos producen NADH, H2O como productos.
- Ambos procesos se regulan a través del control hormonal, la regulación alostérica y la inhibición del producto final (mecanismos de retroalimentación).
¿Cuál es la diferencia entre la glucólisis y el ciclo TCA?
Glucólisis vs ciclo TCA |
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| La glucólisis es el proceso en el que las moléculas de azúcar (monosacárido) de 6 carbonos se catabolizan en moléculas de piruvato de 3 carbonos a través de reacciones catalizadas por enzimas. | El ciclo TCA es el proceso en el que la energía almacenada en las moléculas de carbono se recolecta para producir compuestos ricos en electrones para la cadena de transporte de electrones para sintetizar ATP a través de la fosforilación oxidativa. |
| Sitio de reacción | |
| La glucólisis se produce en el citosol. | El ciclo TCA ocurre en la matriz de las mitocondrias. |
| Requisito de oxígeno | |
| La glucólisis puede ocurrir tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. | El ciclo TCA es estrictamente aeróbico. |
| Compuesto de partida | |
| El monosacárido de seis carbonos (glucosa) es el sustrato inicial de la glucólisis. | El oxaloacetato de cuatro carbonos es el sustrato inicial del ciclo TCA. |
| Productos finales | |
| Dos moléculas de piruvato, dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH son los productos finales de la glucólisis. | Dos CO2, un GTP, tres NADH y un FADH2 son los productos finales del ciclo TCA. |
| Secuencia de reacciones | |
| Las reacciones glucolíticas ocurren como una secuencia lineal. | El ciclo TCA ocurre a través de una secuencia cíclica. |
| Participación de CO2 | |
| CO2 no se requiere ni se produce durante la glucólisis. | CO2 se produce por cada molécula de acetil co A del ciclo TCA. |
| Consumo de ATP | |
| 2 Las moléculas de ATP son consumidas por la vía glucolítica. | Las moléculas de ATP no se utilizan en el ciclo TCA. |
Resumen: glucólisis frente a ciclo TCA
La glucólisis y el ciclo TCA son dos vías metabólicas vitales involucradas en la producción de energía a través de intermediarios de carbono derivados de macromoléculas de carbohidratos, proteínas, grasas y ácidos nucleicos. Ambos procesos están mediados por enzimas y están bajo una regulación constante basada en el requerimiento de energía de la célula/organismo y las tasas de estos procesos difieren bajo varias condiciones tales como estado de ayuno, estado de buena alimentación, estado de inanición y estado de ejercicio. Es importante estudiar la regulación de la vía glucolítica y el ciclo TCA para derivar relaciones bioquímicas para abordar los desequilibrios metabólicos en el cuerpo. La glucólisis es el proceso de iniciativa de la respiración y el ciclo TCA es la segunda fase principal de la respiración aeróbica que se conecta con la etapa final de la respiración (cadena de transporte de electrones). La glucólisis ocurre en el citoplasma y produce piruvatos; estos piruvatos ingresan a las mitocondrias y ayudan en el ciclo del TCA. La glucólisis puede ocurrir tanto en organismos aeróbicos como anaeróbicos. Sin embargo, el ciclo TCA ocurre solo en organismos aeróbicos ya que necesita condiciones aeróbicas. Esta es la diferencia entre la glucólisis y el ciclo TCA.
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