Der Hauptunterschied zwischen Glyoxylat- und TCA-Zyklus besteht darin, dass der Glyoxylatzyklus ein anaboler Weg ist, bei dem Glukose aus Fettsäuren produziert wird, während der TCA-Zyklus ein katabolischer Weg ist, der eine beträchtliche Menge an Energie für die Zellen produziert.
Alle lebenden Organismen benötigen Energie, um wesentliche Körperfunktionen aufrechtzuerh alten. Menschen und Tiere besitzen komplexe Stoffwechselwege, da der Energiebedarf hoch ist. Aber andere Organismen benötigen begrenzte Mengen an Energie. Der TCA-Zyklus ist die zweite Stufe der Zellatmung, die von aeroben Organismen zur Energieerzeugung genutzt wird. Der Glyoxylatzyklus ist eine Variante des TCA-Zyklus, der in Pflanzen, Bakterien, Pilzen und Protisten vorkommt.
Was ist der Glyoxylatzyklus?
Der Glyoxyl-Zyklus ist ein anabolischer Weg, der in Pflanzen, Bakterien, Pilzen und Protisten vorkommt. Dieser Zyklus basiert hauptsächlich auf der Umwandlung von Acetyl-Co-A in Succinat während der Kohlenhydratsynthese. Die Hauptaufgabe des Glyoxylatzyklus besteht darin, Fettsäuren in Kohlenhydrate umzuwandeln. Der Glyoxylatzyklus ermöglicht es den Zellen, zwei Kohlenstoffverbindungen wie Acetat zu verwenden, um zelluläre Anforderungen zu erfüllen, während Zucker wie Glucose und Fructose fehlen. Der Glyoxylatzyklus fehlt normalerweise bei Tieren; es findet jedoch in den frühen Stadien der Embryogenese bei Nematoden statt.
Abbildung 01: Glyoxylat-Zyklus
Der Zyklus funktioniert mit der Verwendung von fünf Enzymen: Citratsynthase, Aconitase, Succinatdehydrogenase, Fumarase und Malatdehydrogenase. In Pflanzen findet der Glyoxylatzyklus in Glyoxysomen statt. Die Samen verwenden Lipide als Energiequelle während der Keimung. Neben Lipiden nutzen Pflanzen auch Acetat als Kohlenstoff- und Energiequelle. Dieser Zyklus ist auch vorteilhaft, um pflanzliche Abwehrmechanismen gegen Krankheitserreger wie Pilze zu induzieren. Eine andere Funktion erfüllt der Glyoxylatzyklus in Pilzen und Bakterien. Der Zyklus findet hauptsächlich in pathogenen Mikroben statt. Die Hauptenzymspiegel des Glyoxylatzyklus steigen bei Kontakt mit dem menschlichen Wirt. Daher spielt der Glyoxylatzyklus eine bedeutende Rolle in der Pathogenese von Mikroben. Aufgrund der Rolle des Glyoxylatzyklus in pathogenen Pilzen und Bakterien sind die Enzyme die Ziele für die Behandlung von Krankheiten.
Was ist der TCA-Zyklus?
TCA-Zyklus, auch als Zitronensäurezyklus und Kreb-Zyklus bekannt, ist eine Reihe von enzymatischen Reaktionen, die in aeroben Organismen ablaufen. Der TCA-Zyklus setzt gespeicherte Energie durch den Prozess der Oxidation von Acetyl-Co-A frei, das aus Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten gewonnen wird. Der Name dieses Zyklus leitet sich von Zitronensäure ab, die auch eine Tricarbonsäure ist, die durch die Reaktionsfolge verbraucht und regeneriert wird, um den Zyklus zu vervollständigen. Der TCA-Zyklus verbraucht Acetat und Wasser, und Acetat wird in Form von Acetyl-Co-A verbraucht. Außerdem setzt es am Ende Kohlendioxid frei.
Abbildung 02: TCA-Zyklus
Dieser Zyklus wird von acht Enzymen durchgeführt: Citrat-Synthase, Aconitase, Isocitrat-Dehydrogenase, Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase, Succinyl-CoA-Synthetase, Succinat-Dehydrogenase, Fumarase und Malat-Dehydrogenase. Dieser Kreislauf findet in Tieren, Pflanzen, Pilzen und Bakterien statt. Bei Eukaryoten findet sie in der Matrix der Mitochondrien und bei Prokaryoten im Zytosol statt. Kohlendioxid wird im TCA-Kreislauf als Nebenprodukt freigesetzt. Ein Glukosemolekül wird vor der Zufuhr in den Kreislauf in Acetyl-Co-A umgewandelt. Die End- und Zwischenprodukte des TCA-Zyklus werden im Lipid-, Aminosäuren-, Protein- und Glukosestoffwechsel verbraucht.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Glyoxylat und TCA-Zyklus?
- Fünf gemeinsame Enzyme, Citratsynthase, Aconitase, Succinatdehydrogenase, Fumarase und Malatdehydrogenase, werden in beiden Zyklen verwendet.
- Beide Zyklen verbinden sich mit Acetyl-Co-A zur Produktion von Malat, das durch Malat-Synthase katalysiert wird.
- Acetat wird in beiden Zyklen zu Acetyl-CoA umgewandelt.
- Beide Zyklen sind geschlossene Schleifen, bei denen der letzte Teil des Weges die im ersten Schritt verwendete Verbindung regeneriert.
Was ist der Unterschied zwischen Glyoxylat- und TCA-Zyklus?
Der Hauptunterschied zwischen Glyoxylat- und TCA-Zyklus besteht darin, dass der Glyoxylat-Zyklus ein anaboler Weg ist, während der TCA-Zyklus ein katabolischer Weg ist. Im Glyoxylat-Zyklus wird das Isocitrat durch das Enzym Isocitrat-Lyase anstelle von Alpha-Ketoglutarat im TCA-Zyklus in Succinat und Glyoxylat umgewandelt.
Die folgende Infografik zeigt die Unterschiede zwischen Glyoxylat- und TCA-Zyklus in tabellarischer Form zum direkten Vergleich.
Zusammenfassung – Glyoxylat vs. TCA-Zyklus
Der Energiebedarf verschiedener Organismen variiert mit der Komplexität des Körpers. Der TCA-Zyklus ist die zweite Stufe der Zellatmung, die eine Reihe von enzymatischen Reaktionen bei der Energieerzeugung durchläuft. Der Glyoxylat-Zyklus ist eine spezielle Variante des TCA-Zyklus. Dies nutzt zwei Kohlenstoffverbindungen in Abwesenheit von Glucose. Dies kommt nur in Pflanzen, Bakterien, Pilzen und Protisten vor. Der TCA-Zyklus besteht aus fünf enzymbasierten Reaktionsschritten, und der Glyoxylatzyklus besteht aus acht enzymbasierten Reaktionsschritten. Beide Zyklen verbinden sich mit Acetyl-Co-A zur Produktion von Malat, das durch Malat-Synthase katalysiert wird. Das ist also die Zusammenfassung des Unterschieds zwischen Glyoxylat- und TCA-Zyklus.
