主な違い – クレブス回路と解糖系
クレブス回路と解糖は、細胞呼吸の2つのステップです。
細胞呼吸は、有機化合物であるグルコースを生物学的に酸化して化学エネルギーを放出することです。
この化学エネルギーは、細胞機能のエネルギー源として使用される。
解糖の後にクレブスサイクルがあります。
クレブスサイクルと解糖の主な違いは、クレブスサイクルがピルビン酸を完全に酸化して二酸化炭素と水にするのに対し、解糖はグルコースを2分子のピルビン酸に変換する点です。
クレブスサイクルは、真核生物のミトコンドリア内部で起こる。
解糖はすべての生物の細胞質で起こる。
クレブスサイクルは、クエン酸サイクルまたはトリカルボン酸サイクル（TCAサイクル）とも呼ばれる。
解糖は、Embden-Meyerhof-Parnas（EMP）経路としても知られている。
クレブス回路とは
クレブス回路は、クエン酸回路またはトリカルボン酸回路（TCAサイクル）とも呼ばれ、生体の好気性呼吸の第2段階です。
クレブスサイクルでは、ピルビン酸が完全に酸化され、二酸化炭素と水になる。
ピルビン酸は、細胞呼吸の第一段階である解糖で生成される。
このピルビン酸は、ミトコンドリアのマトリックスに取り込まれ、酸化的脱炭酸が行われる。
酸化的脱炭酸では、ピルビン酸は二酸化炭素1分子を除去して酢酸に酸化され、アセチル-CoAに変換される。
そして、酢酸部分に補酵素Aが結合して、アセチル-CoAが形成される。
このアセチル-CoAはその後、クレブスサイクルに入る。
図1：ピルビン酸の酸化的脱炭酸反応とクレブスサイクル
クレブスサイクルでは、アセチルCoAのアセチル部分がオキサロ酢酸分子に結合して、クエン酸分子を形成する。
このクエン酸は炭素数6の分子です。
このクエン酸は一連のステップによって酸化され、そこから2つの二酸化炭素分子が放出される。
まず、クエン酸はイソクエン酸に変換され、NAD+分子を還元してα-ケトグルタール酸に酸化される。
α-ケトグルタレートは再び酸化され、スクシニル-CoAになる。
スクシニル-CoAは水から水酸基を取り、コハク酸を形成します。
コハク酸は、FADによってフマル酸に酸化される。
フマル酸に水分子が加わると、リンゴ酸が生成される。
このリンゴ酸はNAD+によってオキサロ酢酸に酸化還元される。
クレブスサイクルの反応全体では、グルコース1分子あたり、NADH6個、FADH2個、ATP/GTP2分子が生成されます。
図1に、酸化的脱炭酸のプロセスとクレブスサイクルを示す。
解糖とは
解糖は、すべての生物における細胞呼吸の最初のステップです。
つまり、解糖は好気性呼吸と嫌気性呼吸の両方で起こる。
解糖は細胞質で起こる。
グルコースを2分子のピルビン酸に分解することに関与している。
ヘキソキナーゼという酵素によってグルコース分子にリン酸基が付加され、グルコース6-リン酸が生成される。
グルコース6-リン酸は異性化してフルクトース6-リン酸になる。
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る。
フルクトース1,6-ビスホスフェートは、アルドースという酵素の働きで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る。
ジヒドロキシアセトンとグリセルアルデヒドは共に、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る。
グリセルアルデヒド3-リン酸は酸化されて1, 3-ビスホスホグリセレートになる。
1,3-ビスホスホグリセリン酸のリン酸基の1つがADPに転移し、ATPが生成される。
これにより、3-リン酸グリセリン分子が生成される。
3-ホスホグリセリンのリン酸基は、同じ分子の2番目の炭素位置に移動し、2-ホスホグリセリン分子を形成する。
この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）が生成される。
PEPのリン酸基がADP分子に転移すると、ピルビン酸が生成される。
図2: 解糖反応
解糖反応全体では、ピルビン酸2分子、NADH2分子、ATP2分子、水2分子が生成される。
解糖の全過程を図2に示す。
クレブスサイクルと解糖の類似点
- クレブスサイクルと解糖は、細胞呼吸の2つのステップです。
- 原核生物では、クレブスサイクルと解糖はともに細胞質で起こる。
- クレブス回路と解糖は共に酵素によって駆動される。
- クレブス回路と解糖は共にNADHとATPを生成する。
クレブスサイクルと解糖の違い
定義
クレブスサイクル。
ピルビン酸がアセチルCoAに変換され、完全に酸化されて二酸化炭素と水になる一連の化学反応のことで、クエン酸サイクルまたはトリカルボン酸サイクル（TCAサイクル）とも呼ばれる。
解糖。
解糖とは、グルコース1個が2個のピルビン酸に変換される一連の化学反応です。
ステップ
クレブスサイクル クレブス回路は、細胞呼吸の第2段階です。
解糖。
解糖は、細胞呼吸の第1段階です。
所在地
クレブスサイクル クレブス回路は真核生物のミトコンドリア内部で発生する。
解糖。
解糖は細胞質で起こる。
好気性/無気性呼吸
クレブスサイクル クレブス回路は、好気性呼吸でのみ起こる。
解糖。
解糖は、好気性呼吸と嫌気性呼吸の両方で行われる。
プロセス
クレブスサイクル ピルビン酸を完全に酸化し、二酸化炭素と水にする。
解糖。
解糖は、グルコースを2分子のピルビン酸に分解する。
リニア/サイクリック
クレブスサイクル クレブスサイクルは環状プロセスです。
解糖。
解糖は直線的なプロセスです。
エンドプロダクト
クレブス回路。
クレブスサイクルの最終生成物は、無機炭素物質です。
解糖。
解糖の最終生成物は、有機物です。
ATPの消費量
クレブスサイクル クレブス回路はATPを消費しない。
解糖。
解糖はATPを2分子消費する。
純益
クレブスサイクル クレブス回路では、6個のNADH分子と2個のFADH2分子が生成される。
解糖。
解糖により、ピルビン酸2分子、ATP2分子、NADH2分子が生成される。
エネルギーの純増量
クレブスサイクル クレブス回路で得られる正味のエネルギーはATP24分子分に相当する。
解糖系: 解糖によるエネルギー獲得量は、8ATP分子に相当する。
二酸化炭素（Carbon Dioxide
クレブスサイクル 二酸化炭素は、クレブスサイクルの過程で放出される。
解糖。
解糖の過程で二酸化炭素は放出されない。
酸化的リン酸化
クレブスサイクル クレブス回路は、酸化的リン酸化と関連している。
解糖。
解糖は酸化的リン酸化とは関係ない。
酸素
クレブスサイクル クレブス回路は酸素を最終酸化剤とする。
解糖。
解糖は酸素を必要としない。
結論
クレブス回路と解糖は、細胞呼吸の2つのステップです。
クレブスサイクルは好気性呼吸でのみ行われる。
解糖は好気性呼吸と嫌気性呼吸の両方に共通する。
解糖の後にクレブスサイクルが続く。
解糖では、グルコース1分子からピルビン酸2分子が生成される。
これらのピルビン酸分子は、クレブスサイクルで完全に酸化され、二酸化炭素と水になる。
クレブスサイクルと解糖サイクルの主な違いは、それぞれのステップの出発物質、メカニズム、最終生成物です。
