重要な違い - 解糖とTCAサイクルの違い

酸化反応と還元反応は連関した反応過程である。呼吸の最後に、生物は代謝プロセスのためのエネルギーを生成する。このエネルギーは、ATP（細胞のエネルギー通貨）という形で生産されます。好気性呼吸では、酸素分子が最終的な電子受容体として働き、還元されて水が生成される。これにより、電気化学的な勾配が生じ、ATPの合成が促進される。好気性呼吸は、炭素分子が一連の酵素触媒反応によって再配列され、ATPを生成する3つの主要な段階からなる。好気性および嫌気性細菌に共通の第1段階は、主にグルコースという糖基質を2つのピルビン酸分子に分解する解糖系経路である。この変換により、2つのATP分子と2つのNADH分子が生成される。第二段階はトリカルボン酸サイクル（TCAサイクル）で、すべての代謝経路の中間体が酸化還元反応によってNADH、FADH2、CO2 2分子を生成する中心拠点である。TCAサイクルは好気的環境下でのみ行われる。いずれのプロセスでも、基質レベルでのリン酸化が起こり、エネルギーが生成される。解糖とTCAサイクルの大きな違いは、解糖が細胞質で行われるのに対し、TCAサイクルはミトコンドリアで行われることである。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 解糖とは 3. TCAサイクルとは 4. 解糖とTCAサイクルの類似点 5. 横並び比較-解糖とTCAサイクルの表形式 6. 総括

解糖は何ですか？

解糖またはエムデン-マイヤーホフ経路は、エネルギー生産の最初のステップであり、好気性および嫌気性細菌の細胞質で起こるものである。10の反応ステップからなる酵素触媒反応プロセスである。解糖の際、糖の分子はリン酸化されて細胞内に閉じ込められ、2つのピルビン酸分子（炭素数3の化合物）に分解され、これが解糖の最終生成物である。

解糖系相

大きく分けて、以下の3つのステージがあります。

準備段階

この段階で、6個の炭素原子を含む糖残基がリン酸化され、細胞内に捕捉される。準備期は、2つのATP分子を利用するエネルギー要求期である。

分解時期

この段階で、炭素数6の分子はリン酸化された炭素数3の2つの残基へと切断される。

レイダウン・ステージ

解糖の最終段階であるATPとNADHの合成が行われる。炭素数6の糖基質に対して、ATP4分子、NADH2分子、ピルビン酸2分子が生成され、これが解糖のエネルギー生成段階である。

図01：解糖

解糖系反応

グルコース＋2Pi＋4ADP＋2NAD＋2ATP → 2ピルビン酸＋4ATP＋2NADH＋2H2O＋2H+となる。

ATPの純生産量＝2ATP

トリカルボン酸回路は何ですか？

TCAサイクルは、クエン酸サイクルまたはクレブスサイクルとも呼ばれ、ミトコンドリアのマトリックスで発生する。TCAサイクルは、炭素数4の基質（オキサロ酢酸）が炭素数2のアセチルコエンザイムaを受けて炭素数6の分子（クエン酸）を生成する、酵素触媒による環状の経路であり、好気性呼吸の一部である。TCAサイクルの主な機能は、炭素燃料からエネルギーとなる電子を得ることである。また、TCAサイクルは、糖質、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドの酸化の最終共通経路である。糖質と脂肪酸はアセチルコエンザイムAとして、アミノ酸はα-ケトグルタール酸として、ヌクレオチドはフマル酸としてTCAサイクルに入る。

図02：TCAサイクル

TCAサイクル・トータル・レスポンス

アセチルCo A+3 NAD++FAD+GDP+2Pi+2H2O→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H+ となる。

解糖とトリカルボン酸回路の共通点

• 解糖とTCAサイクルは、酵素的に触媒される一連の反応である。
• いずれの過程でも、基質レベルでのリン酸化が起こる。
• どちらのプロセスでもNADHとH2Oが生成されます。
• いずれのプロセスも、ホルモン制御、変態制御、最終生成物の抑制（フィードバック機構）を通じて制御されている。

解糖とトリカルボン酸回路の違い

概要 - 解糖 vs. トリカルボン酸回路

解糖とTCAサイクルは、糖質、タンパク質、脂質、核酸などの高分子の炭素中間体からエネルギーを生成する重要な代謝経路である。いずれのプロセスも酵素を介し、細胞/器官のエネルギー要求に応じて常に制御されており、絶食状態、栄養状態の良い状態、飢餓状態、運動状態など、異なる条件下でこれらのプロセスの速度が異なっている。解糖系経路とTCAサイクルの制御を研究し、生化学的な関係を得ることは、生体内の代謝不均衡に対処するために重要である。解糖は呼吸の開始過程であり、TCAサイクルは呼吸の最終段階（電子伝達鎖）につながる好気的呼吸の第2大過程である。細胞質で解糖が起こり、ピルビン酸が生成される。このピルビン酸はミトコンドリアに入り、TCAサイクルを補助する。解糖は好気性生物でも嫌気性生物でも起こりうる。しかし、TCAサイクルは好気性の条件を必要とするため、好気性の生物にしか発生しません。これが解糖とTCAサイクルの違いである。

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引用

1 クエン酸サイクル、生化学。Fifth Edition, US National Library of Medicine, 1 January 1970, available here.解糖系経路」2017年8月21日、ジェレミー・アン・バーグ「生化学的変換経路」の本。Fifth Edition, US National Library of Medicine, 1 January 1970, available here.アクセス数：2017年8月21日解糖は多くの生物のエネルギー変換経路である〉生化学。第五版、米国国立医学図書館、1970年1月1日。