Аэробный и анаэробный гликолиз: разница и сравнение

Аэробный гликолиз происходит в присутствии кислорода и включает полное расщепление глюкозы с образованием углекислого газа, воды и большого количества АТФ. Этот процесс происходит в митохондриях и является очень эффективным: на молекулу глюкозы приходится от 36 до 38 молекул АТФ.

С другой стороны, анаэробный гликолиз происходит в отсутствие кислорода, что приводит к частичному распаду глюкозы на молочную кислоту или этанол с образованием только 2 молекул АТФ на глюкозу. Этот процесс происходит в цитоплазме и менее эффективен, но позволяет быстро производить АТФ во время интенсивных и кратковременных занятий.

Основные выводы

  1. Аэробный гликолиз расщепляет глюкозу кислородом для получения энергии, а анаэробный гликолиз расщепляет глюкозу без кислорода.
  2. Аэробный гликолиз производит больше АТФ, основного источника энергии для клеток, чем анаэробный гликолиз.
  3. Аэробный гликолиз происходит в митохондриях клеток, тогда как анаэробный гликолиз происходит в цитоплазме.

Аэробный гликолиз против анаэробного гликолиза

Отличие аэробного гликолиза от анаэробного гликолиза состоит в том, что аэробный гликолиз протекает в присутствии кислорода и происходит в эукариотических клетках. Напротив, анаэробный гликолиз протекает без кислорода и происходит в эукариотических и прокариотических клетках.

Аэробный гликолиз против анаэробного гликолиза

Аэробный гликолиз продолжается в митохондриях в рамках цикла Кребса или ЦТК и ЭТС с образованием конечных продуктов, СО2 и воды. Напротив, анаэробный гликолиз продолжается в цитоплазме с образованием конечного продукта, этанола или молочной кислоты, в зависимости от типа ферментации.

Сравнительная таблица

ОсобенностьАэробный гликолизАнаэробный гликолиз
Потребность в кислородеТребуется кислородНе требует кислорода
Расположение в камереЦитоплазма и митохондрииТолько цитоплазма
Главный продуктУглекислый газ и водаМолочная кислота (или этанол у некоторых организмов)
Выход энергии36-38 молекул АТФ на молекулу глюкозы2 молекулы АТФ на молекулу глюкозы
ЭффективностьОчень эффективнымМенее эффективны
СтабильностьМожет поддерживаться в течение более длительных периодов времениНеустойчив в течение длительного времени из-за накопления молочной кислоты.
ПримерыБольшинство клеток, особенно во время отдыха и умеренных физических нагрузокМышечные клетки во время интенсивных тренировок, эритроциты

Что такое аэробный гликолиз?

Аэробный гликолиз, также известный как путь Эмбдена-Мейергофа, представляет собой метаболический путь, который происходит в присутствии кислорода и включает расщепление глюкозы для производства энергии. Этот процесс происходит в различных типах клеток, включая мышечные, и является важнейшим компонентом клеточного дыхания.

Ключевые этапы аэробного гликолиза

  1. Инициация гликолиза:
    • Глюкоза, шестиуглеродный сахар, фосфорилируется с образованием глюкозо-6-фосфата.
    • На этом этапе расходуется АТФ и подготавливается глюкоза для дальнейшего расщепления.
  2. Фаза инвестиций в энергетику:
    • Глюкозо-6-фосфат превращается во фруктозо-1,6-бисфосфат посредством ряда ферментативных реакций.
    • Эта фаза потребляет АТФ, вкладывая энергию для облегчения последующих шагов.
  3. Расщепление и перегруппировка:
    • Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две трехуглеродные молекулы: дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат.
    • Только одна из этих молекул, глицеральдегид-3-фосфат, продолжает гликолитический путь.
  4. Фаза генерации энергии:
    • Глицеральдегид-3-фосфат вступает в дальнейшие реакции с образованием НАДН и АТФ.
    • Образуется фосфоенолпируват (ФЭП), что приводит к выработке большего количества АТФ.
  5. Образование пирувата:
    • Заключительные шаги включают преобразование PEP в пируват.
    • Эта фаза приводит к чистому производству АТФ и НАДН.
  6. Аэробного дыхания:
    • Пируват, образующийся при гликолизе, в присутствии кислорода входит в цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).
    • Цикл лимонной кислоты далее окисляет пируват с образованием НАДН, ФАДН2 и АТФ.
  7. Цепь переноса электронов (ETC):
    • НАДН и ФАДН2, образующиеся при гликолизе, подают электроны в цепь переноса электронов, расположенную во внутренней мембране митохондрий.
    • Эта цепь облегчает производство АТФ посредством окислительного фосфорилирования.
Читайте также:  Гипертиреоз против гипотиреоза: разница и сравнение

Значение аэробного гликолиза

  • Производство энергии: Аэробный гликолиз играет жизненно важную роль в выработке АТФ, основной энергетической валюты клеток, посредством расщепления глюкозы.
  • Клеточное дыхание: Пируват, образующийся при гликолизе, служит субстратом для цикла лимонной кислоты и последующей цепи переноса электронов, способствуя общему клеточному дыханию.
  • Метаболическая регуляция: Гликолиз жестко регулируется различными ферментами и механизмами обратной связи, гарантируя, что клетки могут адаптироваться к изменяющимся энергетическим потребностям.

Что такое анаэробный гликолиз?

Анаэробный гликолиз — это метаболический путь, который происходит в отсутствие кислорода и преобразует глюкозу в энергию без участия кислородзависимых процессов, таких как окислительное фосфорилирование. Этот путь имеет решающее значение для обеспечения быстрого прилива энергии во время интенсивных физических нагрузок или в условиях, когда доступность кислорода ограничена.

Обзор гликолиза

  1. Активация глюкозы:
    • Процесс начинается с активации глюкозы путем фосфорилирования с образованием глюкозо-6-фосфата. Этот этап требует ввода АТФ, и эту реакцию катализирует фермент гексокиназа.
  2. Изомеризация:
    • Глюкозо-6-фосфат превращается во фруктозо-6-фосфат путем изомеризации, которой способствует фермент фосфоглюкозоизомераза.
  3. Второе фосфорилирование:
    • Фруктозо-6-фосфат подвергается второму фосфорилированию, в результате чего образуется фруктозо-1,6-бисфосфат. На этом этапе снова используется АТФ, и ответственным за это ферментом является фосфофруктокиназа.
  4. Расщепление:
    • Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две трехуглеродные молекулы: дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат.
  5. Производство энергии:
    • Каждый глицеральдегид-3-фосфат далее преобразуется с образованием двух молекул пирувата, АТФ и НАДН. Этот этап включает фосфорилирование на уровне субстрата и восстановление НАД+ до НАДН.

Анаэробный гликолиз

В анаэробных условиях гликолиз становится основным источником энергии, и судьба пирувата изменяется:

  1. Конверсия пирувата:
    • Вместо поступления в митохондрии для аэробного дыхания пируват превращается в лактат для регенерации НАД+.
  2. Производство лактата:
    • Лактатдегидрогеназа катализирует восстановление пирувата до лактата, используя в этом процессе НАДН. Эта реакция помогает поддерживать гликолитический поток, обеспечивая непрерывную поставку НАД+.
  3. Производство АТФ:
    • Хотя анаэробный гликолиз генерирует АТФ, он менее эффективен по сравнению с аэробным дыханием. Чистый прирост АТФ в результате гликолиза составляет две молекулы на молекулу глюкозы.
Читайте также:  Грунтовка против краски: разница и сравнение

Значение

Анаэробный гликолиз играет жизненно важную роль в производстве энергии во время коротких периодов интенсивной активности, таких как спринтерский бег или тяжелая атлетика. Он позволяет клеткам быстро генерировать АТФ, удовлетворяя потребности в энергии при отсутствии достаточного количества кислорода. Однако он менее эффективен с точки зрения производства АТФ по сравнению с аэробным метаболизмом.

Основные различия между аэробным гликолизом и анаэробным гликолизом

Аэробный гликолиз:

  1. Наличие кислорода:
    • Для полного расщепления глюкозы требуется присутствие кислорода.
    • Кислород является конечным акцептором электронов в цепи переноса электронов.
  2. Выходная энергия:
    • Дает большее количество АТФ (аденозинтрифосфата) по сравнению с анаэробным гликолизом.
    • В результате на одну молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
  3. Конечные продукты:
    • Помимо АТФ, в качестве конечных продуктов образуется углекислый газ и вода.
  4. Эффективность:
    • Более эффективен с точки зрения производства АТФ на молекулу глюкозы.
  5. Время:
    • Может поддерживать выработку энергии в течение более длительного времени, что делает его пригодным для длительной деятельности.
  6. Местонахождение:
    • Происходит в митохондриях после того, как гликолиз происходит в цитоплазме.

Анаэробный гликолиз:

  1. Наличие кислорода:
    • Возникает при отсутствии кислорода или при ограничении доступности кислорода.
  2. Выходная энергия:
    • Дает меньшее количество АТФ по сравнению с аэробным гликолизом.
    • В результате на одну молекулу глюкозы образуется 2 молекул АТФ.
  3. Конечные продукты:
    • Производит молочную кислоту или этанол и АТФ в качестве конечных продуктов.
  4. Эффективность:
    • Менее эффективен с точки зрения производства АТФ на молекулу глюкозы.
  5. Время:
    • Обеспечивает быстрое, но кратковременное производство энергии, подходящее для интенсивных и коротких всплесков активности.
  6. Местонахождение:
    • Происходит в цитоплазме клетки.
  7. Накопление молочной кислоты:
    • Может привести к накоплению молочной кислоты, вызывая мышечную усталость и болезненность.
Рекомендации
  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

Последнее обновление: 02 марта 2024 г.

точка 1
Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️

20 мыслей о «Аэробном и анаэробном гликолизе: разница и сравнение»

Оставьте комментарий

Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!