好気性解糖系と嫌気性解糖系の違いは何ですか

NS 主な違い 好気性解糖系と嫌気性解糖系の間は 好気性解糖は酸素の存在下で起こりますが、嫌気性解糖は酸素の非存在下で起こります。 さらに、好気性糖分解は、クレブス回路と酸化的リン酸化を介して進行する非常に効率的なATP生成経路につながり、嫌気性糖分解は、エタノール発酵または乳酸発酵のいずれかを介して進行する効率の低いATP生成経路につながります。

簡単に言えば、好気性解糖系と嫌気性解糖系は、完全に異なるタイプの細胞呼吸経路につながる2つの初期経路です。ただし、どちらのタイプの解糖もグルコースから始まり、2つのピルビン酸分子で終わります。また、解糖系の種類ごとに2つのATP分子と2つのNADH分子が生成されます。

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解糖とは何ですか

解糖は、すべての生物の細胞呼吸の最初のステップです。一般に、生物の間で発生する細胞呼吸には2つのタイプがあります。それらは好気性および嫌気性呼吸です。解糖は両方のタイプの呼吸で起こります。これは細胞質ゾルで発生し、グルコースをピルビン酸の2つの分子に分解する役割を果たします。最初に、リン酸基が酵素ヘキソキナーゼによってグルコース分子に付加され、グルコース6-リン酸を生成します。次に、グルコース-6-リン酸が異性化され、フルクトース-6-リン酸が形成されます。その後、フルクトース6-リン酸はフルクトース1,6-ビスリン酸に変換され、酵素アルドースの作用によりさらにジヒドロキシアセトンとグリセルアルデヒドに分解されます。

図1：解糖

さらに、ジヒドロキシアセトンとグリセルアルデヒドの両方がジヒドロキシアセトンリン酸とグリセルアルデヒド3-リン酸に容易に変換され、次に酸化されて1,3-ビスホスホグリセリン酸になります。ここで、除去するリン酸基はNAD +に組み込まれ、グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼの作用によってNADHを生成します。また、1,3-ビスホスホグリセリン酸の1つのリン酸基がADPに転移して、ATPを生成します。次に、これにより、リン酸基が同じ分子の2番目の炭素位置に移動して2-ホスホグリセリン酸分子を形成する3-ホスホグリセリン酸分子が生成されます。これに加えて、2-ホスホグリセリン酸から水分子を除去すると、ホスホエノールピルビン酸（PEP）が生成されます。最後に、PEPのリン酸基がADP分子に転移すると、ピルビン酸分子が生成されます。最も重要なことは、解糖の全体的な反応により、2つのピルビン酸分子、2つのNADH分子、2つのATP分子、および2つの水分子が生成されることです。

好気性解糖とは何ですか

好気性解糖は、酸素の存在下で発生する解糖のタイプです。したがって、それは好気性呼吸につながります。これは、酸素の存在下で起こる細胞呼吸の一種です。好気性呼吸の2つの後続のステップは、クレブス回路と酸化的リン酸化です。解糖の最終産物であるピルビン酸はミトコンドリアのマトリックスに変化し、酸化的脱炭酸と呼ばれるプロセスで二酸化炭素を除去することによりピルビン酸からアセチルCoAを形成します。基本的に、アセチルCoAはクレブス回路に入り、1つのピルビン酸分子をGTP、3つのNADH、および1つのFADHとともに3つの二酸化炭素分子に完全に酸化します。₂ 分子。さらに、NADHとFADH₂ 分子は酸化的リン酸化を受けてATPを生成します。好気性呼吸におけるATPの総収量は30-32です。

図2：有酸素呼吸

時々、好気性解糖は、酸素の存在下でブドウ糖が乳酸に変換されるワールブルク効果と呼ばれる状態を指すこともあります。ここで、酸素が不足しているとき、または細胞が好気性解糖を受けているとき、NADHは酸化的リン酸化によってミトコンドリアで再酸化される代わりにピルビン酸を乳酸に還元します。残念ながら、これは好気性呼吸におけるATPの総収量を減少させます。ただし、好気性解糖の臨床的意義は、腫瘍の癌幹細胞内で発生します。したがって、広範な好気性解糖は、進行性の癌を示している。

嫌気性糖分解とは

嫌気性解糖は、酸素の非存在下で発生する解糖のタイプです。したがって、それは嫌気性呼吸につながります。基本的に、嫌気呼吸にはエタノール発酵と乳酸発酵の2種類があります。エタノール発酵は主に酵母で起こり、乳酸発酵は哺乳類で起こります。さらに、バクテリアでは、乳酸はプロピオン酸などのさまざまな物質に置き換えられます。さらに、エタノール発酵では、解糖の最終産物であるピルビン酸がピルビン酸デカルボキシラーゼによってアセトアルデヒドに変換され、二酸化炭素が放出されます。次に、アルコールデヒドロゲナーゼの作用により、アセトアルデヒドがエタノールに変換されます。しかし、筋肉細胞に十分な量の酸素がない場合、ピルビン酸を乳酸に還元することによって乳酸発酵が起こります。

図3：エタノール発酵

好気性解糖系と嫌気性解糖系の類似点

好気性解糖系と嫌気性解糖系の違い

意味

好気性解糖は、酸素の存在下で発生する解糖のタイプを指し、嫌気性解糖は、酸素の非存在下で発生する解糖のタイプを指します。

発生

一般に、好気性解糖は真核細胞内で発生し、嫌気性解糖は原核細胞と真核細胞の両方で発生します。

につながる

ミトコンドリアの関与

好気性解糖はミトコンドリア内でさらに進行し、嫌気性解糖は細胞質ゾル内でさらに進行します。

ピルビン酸の運命

さらに、好気性解糖はピルビン酸をアセチル-CoAに酸化する役割を果たし、嫌気性解糖はピルビン酸を乳酸発酵で乳酸に、またはエタノール発酵でアセトアルデヒドに還元する役割を果たします。

最終製品

好気性解糖の最終生成物は二酸化炭素と水ですが、嫌気性解糖の最終生成物は主に乳酸またはエタノールです。

補因子

まとめると、好気性呼吸は2つのGTP、6つのNADHおよび2つのFADHを生成します₂、酸化的リン酸化を受けますが、嫌気呼吸は4つのNADH分子のみを生成し、基質レベルのリン酸化によって再生します。

補因子からのATPの生成

好気性呼吸の補因子はATPの生成を伴いますが、嫌気性呼吸の補因子はATPの生成を含みません。

ATP生産

さらに、好気性解糖は、グルコース分子あたり32 ATPを生成する非常に効率的なATP生成経路につながりますが、嫌気性解糖は、グルコース分子あたり2つのATPを生成する効率の低いATP生成経路につながります。

結論

好気性解糖は、酸素の存在下で発生する解糖のタイプです。したがって、それは真核細胞で発生する好気性呼吸につながります。したがって、好気性解糖は、ATPの非常に効率的な生産につながります。比較すると、嫌気性解糖は、酸素の非存在下で発生する解糖のタイプです。したがって、ATPの生成が非常に少ない乳酸発酵またはエタノール発酵のいずれかにつながります。したがって、好気性糖分解と嫌気性糖分解の主な違いは、酸素の必要性とATPを生成するための許容量です。

参照：

1. Naifeh J、Varacallo M.生化学、好気性解糖。 [2018年12月20日更新]。で：StatPearls [インターネット]。トレジャーアイランド（FL）：StatPearls Publishing; 2019年1月-。こちらから入手可能2。「嫌気性糖分解。」嫌気性解糖–概要| ScienceDirectトピック、ここで入手可能3。「嫌気性糖分解。」ウィキペディア、ウィキメディア財団、2019年11月28日、こちらから入手できます。

画像提供：

1.「不可逆的なステップを含む解糖」Lkate2014による– Commons Wikimediaによる自作（CC BY-SA 3.0）2。RegisFreyによる「CellRespiration」– Commons Wikimediaによる自作（CC BY-SA 3.0）3。「エタノール発酵」デビッドB.カーマックジュニア–コモンズウィキメディア経由の自作（CC BY-SA 3.0）