Η βασική διαφορά μεταξύ του κύκλου γλυοξυλικού και TCA είναι ότι ο κύκλος γλυοξυλικού είναι μια αναβολική οδός όπου η γλυκόζη παράγεται από λιπαρά οξέα ενώ ο κύκλος TCA είναι μια καταβολική οδός που παράγει σημαντική ποσότητα ενέργειας στα κύτταρα.
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί απαιτούν ενέργεια για να διατηρήσουν τις βασικές λειτουργίες του σώματος. Οι άνθρωποι και τα ζώα διαθέτουν πολύπλοκες μεταβολικές οδούς, καθώς οι ενεργειακές απαιτήσεις είναι υψηλές. Αλλά άλλοι οργανισμοί απαιτούν περιορισμένες ποσότητες ενέργειας. Ο κύκλος TCA είναι το δεύτερο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής που χρησιμοποιείται από αερόβιους οργανισμούς για την παραγωγή ενέργειας. Ο κύκλος γλυοξυλικού είναι μια παραλλαγή του κύκλου TCA που υπάρχει σε φυτά, βακτήρια, μύκητες και πρωτίστες.
Τι είναι ο κύκλος γλυοξυλικού;
Ο γλυοξυλικός κύκλος είναι μια αναβολική οδός που εμφανίζεται σε φυτά, βακτήρια, μύκητες και πρωτίστες. Αυτός ο κύκλος βασίζεται κυρίως στη μετατροπή του ακετυλ Co-A σε ηλεκτρικό κατά τη διάρκεια της σύνθεσης υδατανθράκων. Ο κύριος ρόλος του κύκλου γλυοξυλικών είναι η μετατροπή των λιπαρών οξέων σε υδατάνθρακες. Ο κύκλος γλυοξυλικού επιτρέπει στα κύτταρα να χρησιμοποιούν δύο ενώσεις άνθρακα όπως το οξικό άλας για να ανταποκρίνονται στις κυτταρικές απαιτήσεις κατά την απουσία σακχάρων όπως η γλυκόζη και η φρουκτόζη. Ο κύκλος γλυοξυλικών συνήθως απουσιάζει στα ζώα. Ωστόσο, λαμβάνει χώρα στα αρχικά στάδια της εμβρυογένεσης στους νηματώδεις.
Εικόνα 01: Κύκλος γλυοξυλικού
Ο κύκλος λειτουργεί με τη χρήση πέντε ενζύμων: κιτρική συνθάση, ακονιτάση, ηλεκτρική αφυδρογονάση, φουμαράση και μηλική αφυδρογονάση. Στα φυτά, ο κύκλος γλυοξυλικού λαμβάνει χώρα στα γλυοξυσώματα. Οι σπόροι χρησιμοποιούν λιπίδια ως πηγή ενέργειας κατά τη βλάστηση. Εκτός από τα λιπίδια, τα φυτά χρησιμοποιούν και οξικό ως πηγή άνθρακα και ενέργειας. Αυτός ο κύκλος είναι επίσης ευεργετικός για την πρόκληση μηχανισμών άμυνας των φυτών έναντι παθογόνων όπως οι μύκητες. Ο κύκλος γλυοξυλικού εκτελεί διαφορετική λειτουργία στους μύκητες και τα βακτήρια. Ο κύκλος λαμβάνει χώρα κυρίως σε παθογόνα μικρόβια. Τα κύρια επίπεδα ενζύμων του κύκλου γλυοξυλικού αυξάνονται κατά την επαφή με τον ανθρώπινο ξενιστή. Επομένως, ο κύκλος γλυοξυλικού διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην παθογένεση στα μικρόβια. Λόγω του ρόλου του κύκλου γλυοξυλικών σε παθογόνους μύκητες και βακτήρια, τα ένζυμα είναι οι στόχοι για θεραπείες σε ασθένειες.
Τι είναι ο κύκλος TCA;
Ο κύκλος TCA, επίσης γνωστός ως κύκλος κιτρικού οξέος και κύκλος του Kreb, είναι μια σειρά ενζυματικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε αερόβιους οργανισμούς. Ο κύκλος TCA απελευθερώνει την αποθηκευμένη ενέργεια μέσω της διαδικασίας οξείδωσης του ακετυλικού Co-A, το οποίο προέρχεται από υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και λίπη. Το όνομα αυτού του κύκλου προέρχεται από το κιτρικό οξύ, το οποίο είναι επίσης ένα τρικαρβοξυλικό οξύ που καταναλώνεται και αναγεννάται μέσω της αλληλουχίας των αντιδράσεων για την ολοκλήρωση του κύκλου. Ο κύκλος TCA καταναλώνει οξικό άλας και νερό και το οξικό άλας καταναλώνεται με τη μορφή ακετυλ Co-A. Επιπλέον, απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα στο τέλος.
Εικόνα 02: Κύκλος TCA
Αυτός ο κύκλος διεξάγεται από οκτώ ένζυμα: κιτρική συνθάση, ακονιτάση, ισοσιτρική αφυδρογονάση, αφυδρογονάση άλφα-κετογλουταρικού, συνθετάση σουκινυλ-CoA, ηλεκτρική αφυδρογονάση, φουμαράση και μηλική αφυδρογονάση. Αυτός ο κύκλος λαμβάνει χώρα σε ζώα, φυτά, μύκητες και βακτήρια. Στους ευκαρυώτες, λαμβάνει χώρα στη μήτρα των μιτοχονδρίων, και στους προκαρυώτες, λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα. Το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται στον κύκλο TCA ως υποπροϊόν. Ένα μόριο γλυκόζης μετατρέπεται σε ακετύλιο Co-A πριν τροφοδοτηθεί στον κύκλο. Τα τελικά προϊόντα και τα ενδιάμεσα του κύκλου TCA χρησιμοποιούνται στο μεταβολισμό λιπιδίων, αμινοξέων, πρωτεϊνών και γλυκόζης.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ του κύκλου γλυοξυλικού και TCA;
- Πέντε κοινά ένζυμα, η κιτρική συνθάση, η ακονιτάση, η ηλεκτρική αφυδρογονάση, η φουμαράση και η μηλική αφυδρογονάση, χρησιμοποιούνται και στους δύο κύκλους.
- Και οι δύο κύκλοι συνδυάζονται με ακετύλιο Co-A για να παράγουν μηλικό, το οποίο καταλύεται από τη συνθετάση μηλικού.
- Το οξικό άλας μετατρέπεται σε ακετύλιο CoA και στους δύο κύκλους.
- Και οι δύο κύκλοι είναι κλειστοί βρόχοι όπου το τελευταίο τμήμα της οδού αναγεννά την ένωση που χρησιμοποιήθηκε στο πρώτο βήμα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του κύκλου γλυοξυλικού και TCA;
Η βασική διαφορά μεταξύ του κύκλου γλυοξυλικού και TCA είναι ότι ο κύκλος γλυοξυλικού είναι μια αναβολική οδός ενώ ο κύκλος TCA είναι μια καταβολική οδός. Στον κύκλο γλυοξυλικού, το ισοκιτρικό μετατρέπεται σε ηλεκτρικό και γλυοξυλικό από το ένζυμο ισοκιτρική λυάση αντί για άλφα-κετογλουταρικό στον κύκλο TCA.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ του κύκλου γλυοξυλικού και TCA σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Γλυοξυλικό έναντι Κύκλου TCA
Οι ενεργειακές απαιτήσεις από διαφορετικούς οργανισμούς ποικίλλουν ανάλογα με την πολυπλοκότητα του σώματος. Ο κύκλος TCA είναι το δεύτερο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής που υφίσταται μια σειρά από ενζυματικές αντιδράσεις στην παραγωγή ενέργειας. Ο κύκλος γλυοξυλικού είναι μια ειδική παραλλαγή του κύκλου TCA. Αυτό χρησιμοποιεί δύο ενώσεις άνθρακα απουσία γλυκόζης. Αυτό βρίσκεται μόνο σε φυτά, βακτήρια, μύκητες και πρωτίστες. Ο κύκλος TCA αποτελείται από πέντε στάδια αντίδρασης που βασίζονται σε ένζυμα και ο κύκλος γλυοξυλικού αποτελείται από οκτώ στάδια αντίδρασης που βασίζονται σε ένζυμα. Και οι δύο κύκλοι συνδυάζονται με το ακετύλιο Co-A για να παράγουν μηλικό, το οποίο καταλύεται από τη συνθάση της μηλικής. Έτσι, αυτή είναι η περίληψη της διαφοράς μεταξύ γλυοξυλικού και κύκλου TCA.
