Aerobinen vs anaerobinen glykolyysi: ero ja vertailu

Aerobinen glykolyysi tapahtuu hapen läsnä ollessa ja siihen liittyy glukoosin täydellinen hajoaminen hiilidioksidin, veden ja suuren määrän ATP:tä tuottamiseksi. Tämä prosessi tapahtuu mitokondrioissa ja on erittäin tehokas, jolloin saadaan 36-38 ATP-molekyyliä glukoosimolekyyliä kohden.

Toisaalta anaerobinen glykolyysi tapahtuu ilman happea, mikä johtaa glukoosin osittaiseen hajoamiseen maitohapoksi tai etanoliksi, jolloin syntyy vain 2 ATP-molekyyliä glukoosia kohden. Tämä prosessi tapahtuu sytoplasmassa ja on vähemmän tehokas, mutta mahdollistaa nopean ATP:n tuotannon intensiivisten, lyhytkestoisten toimintojen aikana.

Keskeiset ostokset

1. Aerobinen glykolyysi hajottaa glukoosia hapen kanssa energian tuottamiseksi, kun taas anaerobinen glykolyysi hajottaa glukoosia ilman happea.
2. Aerobinen glykolyysi tuottaa enemmän ATP:tä, solujen ensisijaista energianlähdettä, kuin anaerobinen glykolyysi.
3. Aerobinen glykolyysi tapahtuu solujen mitokondrioissa, kun taas anaerobinen glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa.

Aerobinen glykolyysi vs anaerobinen glykolyysi

Ero aerobisen glykolyysin ja anaerobisen glykolyysin välillä on se, että aerobinen glykolyysi etenee hapen läsnä ollessa ja tapahtuu eukaryoottisoluissa. Sitä vastoin anaerobinen glykolyysi etenee ilman happea ja tapahtuu eukaryoottisissa ja prokaryoottisissa soluissa.

Aerobinen glykolyysi jatkuu mitokondrioissa Kreb's Cyclen eli TCA:n ja ETS:n kautta, jolloin muodostuu lopputuotteita, CO2:ta ja vettä. Sitä vastoin anaerobinen glykolyysi jatkuu sytoplasmassa muodostaen lopputuotteen, etanolin tai maitohapon fermentaation tyypistä riippuen.

Vertailu Taulukko

Ominaisuus	Aerobinen glykolyysi	Anaerobinen glykolyysi
Hapen tarve	Vaatii happea	Ei vaadi happea
Sijainti Cellissä	Sytoplasma ja mitokondriot	Vain sytoplasma
Päätuote	Hiilidioksidi ja vesi	Maitohappo (tai etanoli joissakin organismeissa)
Energian tuotos	36-38 ATP-molekyyliä glukoosimolekyyliä kohden	2 ATP-molekyyliä per glukoosimolekyyli
Tehokkuus	Erittäin tehokas	Vähemmän tehokas
kestävyys	Voidaan säilyttää pidempiä aikoja	Ei kestä pitkiä aikoja maitohapon kertymisen vuoksi
Esimerkit	Useimmat solut, erityisesti levon ja kohtalaisen harjoituksen aikana	Lihassolut intensiivisen harjoituksen aikana, punasoluja

Mikä on aerobinen glykolyysi?

Aerobinen glykolyysi, joka tunnetaan myös nimellä Embden-Meyerhof-reitti, on aineenvaihduntareitti, joka tapahtuu hapen läsnä ollessa ja sisältää glukoosin hajoamisen energian tuottamiseksi. Tämä prosessi tapahtuu eri solutyypeissä, mukaan lukien lihassolut, ja se on soluhengityksen tärkeä osa.

Aerobisen glykolyysin tärkeimmät vaiheet

1. Glykolyysin aloitus:
   • Glukoosi, kuuden hiilen sokeri, fosforyloituu glukoosi-6-fosfaatiksi.
   • Tämä vaihe kuluttaa ATP:tä ja valmistaa glukoosia myöhempää hajoamista varten.
2. Energiainvestointivaihe:
   • Glukoosi-6-fosfaatti muuttuu fruktoosi-1,6-bisfosfaatiksi useiden entsymaattisten reaktioiden kautta.
   • Tämä vaihe kuluttaa ATP:tä ja investoi energiaa myöhempien vaiheiden helpottamiseksi.
3. Katkaisu ja uudelleenjärjestely:
   • Fruktoosi-1,6-bisfosfaatti pilkkoutuu kahdeksi kolmihiilimolekyyliksi: dihydroksiasetonifosfaatiksi ja glyseraldehydi-3-fosfaatiksi.
   • Vain yksi näistä molekyyleistä, glyseraldehydi-3-fosfaatti, jatkaa glykolyyttisen reitin läpi.
4. Energiantuotantovaihe:
   • Glyseraldehydi-3-fosfaatti käy läpi lisäreaktioita, jolloin muodostuu NADH:ta ja ATP:tä.
   • Muodostuu fosfoenolipyruvaatti (PEP), mikä johtaa enemmän ATP:n tuotantoon.
5. Pyruvaattimuodostus:
   • Viimeiset vaiheet sisältävät PEP:n muuntamisen pyruvaaiksi.
   • Tämä vaihe johtaa ATP:n ja NADH:n nettotuotantoon.
6. Aerobinen hengitys:
   • Glykolyysissä syntyvä pyruvaatti siirtyy sitruunahappokiertoon (Krebsin kiertoon) hapen läsnä ollessa.
   • Sitruunahappokierto hapettaa edelleen pyruvaattia tuottaen NADH:ta, FADH2:ta ja ATP:tä.
7. Elektronien kuljetusketju (ETC):
   • Glykolyysissä syntyneet NADH ja FADH2 syöttävät elektroneja sisäisessä mitokondriokalvossa sijaitsevaan elektroninkuljetusketjuun.
   • Tämä ketju helpottaa ATP:n tuotantoa oksidatiivisen fosforylaation kautta.

Aerobisen glykolyysin merkitys

• Energian tuotanto: Aerobisella glykolyysillä on elintärkeä rooli ATP:n, solujen primäärienergian, tuottamisessa glukoosin hajoamisen kautta.
• Soluhengitys: Glykolyysissä syntyvä pyruvaatti toimii substraattina sitruunahapposyklille ja sitä seuraavalle elektroninkuljetusketjulle, mikä edistää solujen kokonaishengitystä.
• Metabolinen säätely: Glykolyysiä säätelevät tiukasti erilaiset entsyymit ja palautemekanismit, mikä varmistaa, että solut voivat mukautua muuttuviin energiatarpeisiin.

Mikä on anaerobinen glykolyysi?

Anaerobinen glykolyysi on aineenvaihduntareitti, joka tapahtuu ilman happea ja muuttaa glukoosin energiaksi ilman, että se turvautuu hapesta riippuvaisiin prosesseihin, kuten oksidatiiviseen fosforylaatioon. Tämä reitti on ratkaisevan tärkeä nopean energiapurkauksen aikaansaamiseksi intensiivisen fyysisen toiminnan aikana tai olosuhteissa, joissa hapen saatavuus on rajallinen.

Glykolyysin yleiskatsaus

1. Glukoosin aktivointi:
   • Prosessi alkaa glukoosin aktivaatiolla fosforyloimalla, jolloin muodostuu glukoosi-6-fosfaattia. Tämä vaihe vaatii ATP:n syötteen, ja heksokinaasientsyymi katalysoi tätä reaktiota.
2. Isomerointi:
   • Glukoosi-6-fosfaatti muuttuu fruktoosi-6-fosfaatiksi isomeroinnin kautta, jota helpottaa fosfoglukoosi-isomeraasientsyymi.
3. Toinen fosforylaatio:
   • Fruktoosi-6-fosfaatti käy läpi toisen fosforylaation, mikä johtaa fruktoosi-1,6-bisfosfaattiin. ATP:tä käytetään jälleen tässä vaiheessa, ja vastuussa oleva entsyymi on fosfofruktokinaasi.
4. Pilkkominen:
   • Fruktoosi-1,6-bisfosfaatti pilkkoutuu kahdeksi kolmihiilimolekyyliksi: dihydroksiasetonifosfaatiksi ja glyseraldehydi-3-fosfaatiksi.
5. Energiantuotanto:
   • Jokainen glyseraldehydi-3-fosfaatti muuttuu edelleen, jolloin muodostuu kaksi pyruvaatti-, ATP- ja NADH-molekyyliä. Tämä vaihe sisältää substraattitason fosforylaation ja NAD+:n pelkistyksen NADH:ksi.

Anaerobinen glykolyysi

Anaerobisissa olosuhteissa glykolyysistä tulee ensisijainen energianlähde, ja pyruvaatin kohtalo muuttuu:

1. Pyruvaattimuunnos:
   • Sen sijaan, että pyruvaatti menisi mitokondrioihin aerobista hengitystä varten, se muuttuu laktaatiksi NAD+:n regeneroimiseksi.
2. Laktaatin tuotanto:
   • Laktaattidehydrogenaasi katalysoi pyruvaatin pelkistämistä laktaatiksi hyödyntäen prosessissa NADH:ta. Tämä reaktio auttaa ylläpitämään glykolyyttistä virtausta varmistamalla jatkuvan NAD+:n saannin.
3. ATP:n tuotanto:
   • Vaikka anaerobinen glykolyysi tuottaa ATP:tä, se on vähemmän tehokas kuin aerobinen hengitys. ATP:n nettolisäys glykolyysin kautta on kaksi molekyyliä glukoosimolekyyliä kohden.

Merkitys

Anaerobisella glykolyysillä on tärkeä rooli energiantuotannossa lyhyiden intensiivisen toiminnan, kuten sprintin tai painonnostossa, aikana. Sen avulla solut voivat tuottaa ATP:tä nopeasti, mikä ylläpitää energian tarvetta riittävän hapen puutteessa. Se on kuitenkin vähemmän tehokas ATP-tuotannon kannalta verrattuna aerobiseen aineenvaihduntaan.

Tärkeimmät erot aerobisen glykolyysin ja anaerobisen glykolyysin välillä

Aerobinen glykolyysi:

1. Hapen läsnäolo:
   • Vaatii hapen läsnäoloa glukoosin täydelliseen hajoamiseen.
   • Happi on viimeinen elektronien vastaanottaja elektronien kuljetusketjussa.
2. Energiateho:
   • Tuottaa suuremman määrän ATP:tä (adenosiinitrifosfaattia) verrattuna anaerobiseen glykolyysiin.
   • Tuloksena 38 ATP-molekyylin tuotanto glukoosimolekyyliä kohti.
3. Lopputuotteet:
   • Tuottaa ATP:n lisäksi lopputuotteina hiilidioksidia ja vettä.
4. Tehokkuus:
   • Tehokkaampi ATP-tuotannon kannalta glukoosimolekyyliä kohti.
5. Kesto:
   • Voi ylläpitää energiantuotantoa pidempään, joten se soveltuu pitkäaikaiseen toimintaan.
6. Sijainti:
   • Tapahtuu mitokondrioissa sen jälkeen, kun glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa.

Anaerobinen glykolyysi:

1. Hapen läsnäolo:
   • Tapahtuu hapen puuttuessa tai kun hapen saatavuus on rajallinen.
2. Energiateho:
   • Tuottaa pienemmän määrän ATP:tä verrattuna aerobiseen glykolyysiin.
   • Tuloksena 2 ATP-molekyylin tuotanto glukoosimolekyyliä kohti.
3. Lopputuotteet:
   • Tuottaa lopputuotteina maitohappoa tai etanolia ja ATP:tä.
4. Tehokkuus:
   • Vähemmän tehokas ATP-tuotannon kannalta glukoosimolekyyliä kohti.
5. Kesto:
   • Tarjoaa nopean, mutta lyhytaikaisen energiantuotannon, joka sopii intensiivisiin, lyhyisiin toimintoihin.
6. Sijainti:
   • Tapahtuu solun sytoplasmassa.
7. Maitohapon kertyminen:
   • Saattaa johtaa maitohapon kertymiseen aiheuttaen lihasten väsymystä ja arkuutta.

Viitteet

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

Viimeksi päivitetty: 02. maaliskuuta 2024