گلیکولیز، کرپس و چرخه الکترون در یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها

فرایند گلیکولیز

۱. گلیکولیز در یوکاریوت‌ها

گلیکولیز یک فرآیند بیوشیمیایی است که در سیتوزول سلول‌ها رخ می‌دهد. در این فرایند، یک مولکول گلوکز (شیش کربنی) به دو مولکول پیروات (سه کربنی) تجزیه می‌شود. این فرآیند شامل چندین مرحله است که در آن‌ها انرژی آزاد می‌شود.

• ATP تولید شده: در طول گلیکولیز، ۴ مولکول ATP تولید می‌شود. با این حال، ۲ مولکول ATP در مراحل اولیه مصرف می‌شود، بنابراین در نهایت ۲ مولکول ATP خالص تولید می‌شود.

۲. گلیکولیز در پروکاریوت‌ها

در پروکاریوت‌ها، گلیکولیز نیز در سیتوزول انجام می‌شود. فرآیند مشابه فرایند در یوکاریوت‌ها است و شامل همان مراحل و آنزیم‌ها می‌باشد.

• ATP تولید شده: مانند یوکاریوت‌ها، در پروکاریوت‌ها نیز ۴ مولکول ATP تولید می‌شود و ۲ مولکول ATP مصرف می‌شود، بنابراین ۲ مولکول ATP خالص تولید می‌شود.

چرخه کرپس (چرخه اسید سیتریک)

۱. چرخه کرپس در یوکاریوت‌ها

چرخه کرپس در ماتریکس میتوکندری رخ می‌دهد. پیروات تولید شده از گلیکولیز به استیل-CoA تبدیل می‌شود و سپس وارد چرخه کرپس می‌شود. در این چرخه، استیل-CoA با اسید اکسالوستیک ترکیب می‌شود و یک سری واکنش‌ها را انجام می‌دهد که منجر به تولید NADH، FADH₂ و ATP می‌شود.

• ATP تولید شده: در هر دور چرخه کرپس، 1 مولکول ATP (یا GTP) تولید می‌شود. در مجموع، با توجه به اینکه هر گلوکز 2 مولکول پیروات تولید می‌کند، از این رو، 2 مولکول ATP در هر گلوکز تولید می‌شود.

۲. چرخه کرپس در پروکاریوت‌ها

در پروکاریوت‌ها، چرخه کرپس در سیتوزول (برای باکتری‌ها) انجام می‌شود. مراحل و محصولات مشابه با یوکاریوت‌ها هستند.

• ATP تولید شده: همانند یوکاریوت‌ها، در هر دور چرخه کرپس، 1 مولکول ATP تولید می‌شود و با توجه به 2 مولکول پیروات، در مجموع 2 مولکول ATP تولید می‌شود.

چرخه الکترون

۱. چرخه الکترون در یوکاریوت‌ها

چرخه الکترون در غشای داخلی میتوکندری واقع شده است. الکترون‌ها از NADH و FADH₂ که در گلیکولیز و چرخه کرپس تولید شده‌اند، به زنجیره انتقال الکترون منتقل می‌شوند. این فرآیند منجر به تولید ATP از طریق فسفریلاسیون اکسیداتیو می‌شود.

• ATP تولید شده: به طور تقریبی، از هر NADH حدود 2.5 ATP و از هر FADH₂ حدود 1.5 ATP تولید می‌شود. از آن‌جا که هر گلوکز 10 مولکول NADH و 2 مولکول FADH₂ تولید می‌کند، تقریباً 28-30 مولکول ATP در چرخه الکترون تولید می‌شود.

۲. چرخه الکترون در پروکاریوت‌ها

در پروکاریوت‌ها، چرخه الکترون در غشای سلولی قرار دارد. فرآیند مشابهی در اینجا نیز رخ می‌دهد و الکترون‌ها از NADH و FADH₂ به زنجیره انتقال الکترون منتقل می‌شوند.

• ATP تولید شده: در پروکاریوت‌ها، به دلیل اینکه غشای داخلی نزدیک‌تر به محل تولید ATP است، تولید ATP می‌تواند کمی بیشتر باشد. به طور کلی، از هر NADH حدود 2.5 ATP و از هر FADH₂ حدود 1.5 ATP تولید می‌شود. در مجموع، پروکاریوت‌ها نیز حدود 28-30 ATP از چرخه الکترون تولید می‌کنند.

خلاصه تولید ATP

یوکاریوت‌ها:

• گلیکولیز: 2 ATP
• چرخه کرپس: 2 ATP
• چرخه الکترون: 28-30 ATP
• جمع کل: 32-34 ATP

پروکاریوت‌ها:

• گلیکولیز: 2 ATP
• چرخه کرپس: 2 ATP
• چرخه الکترون: 28-30 ATP
• جمع کل: 32-34 ATP

در نهایت، هر دو نوع سلول (یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها) انرژی قابل توجهی از یک مولکول گلوکز تولید می‌کنند، اما مکان و برخی فرآیندها متفاوت هستند.