Aerobní vs anaerobní glykolýza: Rozdíl a srovnání

Aerobní glykolýza nastává v přítomnosti kyslíku a zahrnuje kompletní rozklad glukózy za vzniku oxidu uhličitého, vody a velkého množství ATP. Tento proces probíhá v mitochondriích a je vysoce účinný, poskytuje 36 až 38 molekul ATP na molekulu glukózy.

Na druhé straně k anaerobní glykolýze dochází v nepřítomnosti kyslíku, což vede k částečnému rozkladu glukózy na kyselinu mléčnou nebo ethanol, přičemž na jednu glukózu vzniknou pouze 2 molekuly ATP. Tento proces probíhá v cytoplazmě a je méně účinný, ale umožňuje rychlou produkci ATP během intenzivních, krátkodobých aktivit.

Key Takeaways

1. Aerobní glykolýza štěpí glukózu kyslíkem za vzniku energie, zatímco anaerobní glykolýza štěpí glukózu bez kyslíku.
2. Aerobní glykolýza produkuje více ATP, primárního zdroje energie pro buňky, než anaerobní glykolýza.
3. Aerobní glykolýza probíhá v mitochondriích buněk, zatímco anaerobní glykolýza probíhá v cytoplazmě.

Aerobní glykolýza vs anaerobní glykolýza

Rozdíl mezi aerobní glykolýzou a anaerobní glykolýzou je ten, že aerobní glykolýza probíhá v přítomnosti kyslíku a vyskytuje se v eukaryotických buňkách. Naproti tomu anaerobní glykolýza probíhá bez kyslíku a probíhá v eukaryotických a prokaryotických buňkách.

Aerobní glykolýza pokračuje v mitochondriích Krebovým cyklem nebo TCA a ETS a tvoří konečné produkty, CO2 a vodu. Naproti tomu anaerobní glykolýza pokračuje v cytoplazmě a tvoří konečný produkt, etanol nebo kyselinu mléčnou, v závislosti na typu fermentace.

Srovnávací tabulka

vlastnost	Aerobní glykolýza	Anaerobní glykolýza
Požadavek na kyslík	Vyžaduje kyslík	Nevyžaduje kyslík
Umístění v buňce	Cytoplazma a mitochondrie	Pouze cytoplazma
Hlavní produkt	Oxid uhličitý a voda	Kyselina mléčná (nebo etanol v některých organismech)
Energetický výstup	36-38 molekul ATP na molekulu glukózy	2 molekuly ATP na molekulu glukózy
Účinnost	Velmi efektivní	Méně efektivní
udržitelnost	Lze vydržet po delší dobu	Není dlouhodobě udržitelné kvůli hromadění kyseliny mléčné
Příklady	Většina buněk, zejména během odpočinku a mírného cvičení	Svalové buňky při intenzivním cvičení, červené krvinky

Co je aerobní glykolýza?

Aerobní glykolýza, známá také jako Embden-Meyerhofova dráha, je metabolická dráha, která probíhá v přítomnosti kyslíku a zahrnuje rozklad glukózy za účelem výroby energie. Tento proces se vyskytuje v různých typech buněk, včetně svalových buněk, a je klíčovou složkou buněčného dýchání.

Klíčové kroky aerobní glykolýzy

1. Zahájení glykolýzy:
   • Glukóza, cukr se šesti uhlíky, je fosforylován za vzniku glukóza-6-fosfátu.
   • Tento krok spotřebovává ATP a připravuje glukózu na další rozklad.
2. Fáze energetické investice:
   • Glukóza-6-fosfát je přeměněn na fruktóza-1,6-bisfosfát řadou enzymatických reakcí.
   • Tato fáze spotřebovává ATP a investuje energii k usnadnění následných kroků.
3. Štěpení a přeskupení:
   • Fruktóza-1,6-bisfosfát se štěpí na dvě tříuhlíkové molekuly: dihydroxyacetonfosfát a glyceraldehyd-3-fosfát.
   • Pouze jedna z těchto molekul, glyceraldehyd-3-fosfát, pokračuje v glykolytické dráze.
4. Fáze generování energie:
   • Glyceraldehyd-3-fosfát prochází dalšími reakcemi, za vzniku NADH a ATP.
   • Vzniká fosfoenolpyruvát (PEP), který vede k produkci většího množství ATP.
5. Vznik pyruvátu:
   • Poslední kroky zahrnují konverzi PEP na pyruvát.
   • Tato fáze vede k čisté produkci ATP a NADH.
6. Aerobní dýchání:
   • Pyruvát vzniklý při glykolýze vstupuje v přítomnosti kyslíku do cyklu kyseliny citrónové (Krebsův cyklus).
   • Cyklus kyseliny citrónové dále oxiduje pyruvát za vzniku NADH, FADH2 a ATP.
7. Elektronový transportní řetězec (ETC):
   • NADH a FADH2 generované v glykolýze přivádějí elektrony do elektronového transportního řetězce umístěného ve vnitřní mitochondriální membráně.
   • Tento řetězec usnadňuje produkci ATP prostřednictvím oxidativní fosforylace.

Význam aerobní glykolýzy

• Výroba energie: Aerobní glykolýza hraje zásadní roli při tvorbě ATP, primární energetické měny buněk, prostřednictvím rozkladu glukózy.
• Buněčné dýchání: Pyruvát vzniklý při glykolýze slouží jako substrát pro cyklus kyseliny citrónové a následný elektronový transportní řetězec, což přispívá k celkovému buněčnému dýchání.
• Regulace metabolismu: Glykolýza je přísně regulována různými enzymy a mechanismy zpětné vazby, což zajišťuje, že se buňky mohou přizpůsobit měnícím se požadavkům na energii.

Co je anaerobní glykolýza?

Anaerobní glykolýza je metabolická dráha, která se vyskytuje v nepřítomnosti kyslíku a přeměňuje glukózu na energii, aniž by se spoléhala na procesy závislé na kyslíku, jako je oxidativní fosforylace. Tato cesta je klíčová pro poskytování rychlých přívalů energie během intenzivních fyzických aktivit nebo v podmínkách, kdy je dostupnost kyslíku omezená.

Přehled glykolýzy

1. Aktivace glukózy:
   • Proces začíná aktivací glukózy fosforylací za vzniku glukóza-6-fosfátu. Tento krok vyžaduje vstup ATP a enzym hexokináza tuto reakci katalyzuje.
2. Izomerizace:
   • Glukóza-6-fosfát je přeměněn na fruktóza-6-fosfát pomocí izomerizace, kterou usnadňuje enzym fosfoglukóza izomeráza.
3. Druhá fosforylace:
   • Fruktóza-6-fosfát podléhá druhé fosforylaci, jejímž výsledkem je fruktóza-1,6-bisfosfát. V tomto kroku se opět využívá ATP a odpovědným enzymem je fosfofruktokináza.
4. Výstřih:
   • Fruktóza-1,6-bisfosfát se štěpí na dvě tříuhlíkové molekuly: dihydroxyacetonfosfát a glyceraldehyd-3-fosfát.
5. Výroba energie:
   • Každý glyceraldehyd-3-fosfát je dále přeměněn za vzniku dvou molekul pyruvátu, ATP a NADH. Tento krok zahrnuje fosforylaci na úrovni substrátu a redukci NAD+ na NADH.

Anaerobní glykolýza

V anaerobních podmínkách se glykolýza stává primárním zdrojem energie a osud pyruvátu se mění:

1. Konverze pyruvátu:
   • Namísto vstupu do mitochondrií pro aerobní dýchání se pyruvát přeměňuje na laktát k regeneraci NAD+.
2. Produkce laktátu:
   • Laktátdehydrogenáza katalyzuje redukci pyruvátu na laktát, přičemž v procesu využívá NADH. Tato reakce pomáhá udržovat glykolytický tok tím, že zajišťuje nepřetržitý přísun NAD+.
3. Výroba ATP:
   • Zatímco anaerobní glykolýza vytváří ATP, je méně účinná ve srovnání s aerobním dýcháním. Čistý zisk ATP prostřednictvím glykolýzy jsou dvě molekuly na molekulu glukózy.

Význam

Anaerobní glykolýza hraje zásadní roli při produkci energie během krátkých návalů intenzivní aktivity, jako je sprint nebo vzpírání. Umožňuje buňkám rychle generovat ATP a udržovat energetické nároky v nepřítomnosti dostatečného množství kyslíku. Ve srovnání s aerobním metabolismem je však méně účinný z hlediska produkce ATP.

Hlavní rozdíly mezi aerobní glykolýzou a anaerobní glykolýzou

Aerobní glykolýza:

1. Přítomnost kyslíku:
   • K úplnému rozkladu glukózy vyžaduje přítomnost kyslíku.
   • Kyslík je konečným akceptorem elektronů v řetězci přenosu elektronů.
2. Energetický výkon:
   • Poskytuje vyšší množství ATP (adenosintrifosfát) ve srovnání s anaerobní glykolýzou.
   • Výsledkem je produkce 38 molekul ATP na molekulu glukózy.
3. Konečné produkty:
   • Produkuje oxid uhličitý a vodu jako konečné produkty kromě ATP.
4. Účinnost:
   • Účinnější z hlediska produkce ATP na molekulu glukózy.
5. Doba trvání:
   • Dokáže udržet produkci energie po delší dobu, takže je vhodný pro dlouhodobé aktivity.
6. pronájem:
   • Probíhá v mitochondriích po glykolýze v cytoplazmě.

Anaerobní glykolýza:

1. Přítomnost kyslíku:
   • Vyskytuje se v nepřítomnosti kyslíku nebo při omezené dostupnosti kyslíku.
2. Energetický výkon:
   • Poskytuje nižší množství ATP ve srovnání s aerobní glykolýzou.
   • Výsledkem je produkce 2 molekul ATP na molekulu glukózy.
3. Konečné produkty:
   • Produkuje kyselinu mléčnou nebo ethanol a ATP jako konečné produkty.
4. Účinnost:
   • Méně účinné z hlediska produkce ATP na molekulu glukózy.
5. Doba trvání:
   • Poskytuje rychlou, ale krátkodobou produkci energie, vhodnou pro intenzivní, krátké návaly aktivity.
6. pronájem:
   • Probíhá v cytoplazmě buňky.
7. Akumulace kyseliny mléčné:
   • Může vést k hromadění kyseliny mléčné, což způsobuje svalovou únavu a bolestivost.

Reference

1. https://shapeamerica.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/02701367.1980.10609285
2. https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-cellbio-092910-154237
3. https://europepmc.org/article/nbk/nbk546695

Poslední aktualizace: 02. března 2024