Il differenza principale tra glicolisi aerobica e anaerobica è che la glicolisi aerobica si verifica in presenza di ossigeno, mentre la glicolisi anaerobica si verifica in assenza di ossigeno. Inoltre, la glicolisi aerobica porta a un percorso di produzione di ATP significativamente efficiente, che procede attraverso il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa, mentre la glicolisi anaerobica porta a un percorso di produzione di ATP meno efficiente, che procede attraverso la fermentazione dell'etanolo o la fermentazione dell'acido lattico.

In breve, la glicolisi aerobica e anaerobica sono due vie iniziali che portano a tipi completamente diversi di vie di respirazione cellulare. Tuttavia, entrambi i tipi di glicolisi iniziano dal glucosio e finiscono con due molecole di piruvato. Inoltre, in ciascun tipo di glicolisi vengono prodotte 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH.

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Cos'è la glicolisi?

La glicolisi è il primo passo della respirazione cellulare in tutti gli organismi viventi. Generalmente, ci sono due tipi di respirazione cellulare che si verificano tra gli organismi viventi. Sono la respirazione aerobica e anaerobica. La glicolisi si verifica in entrambi i tipi di respirazione. Si verifica nel citosol ed è responsabile della scomposizione del glucosio in due molecole di piruvato. Inizialmente, un gruppo fosfato viene aggiunto alla molecola di glucosio dall'enzima esochinasi, producendo glucosio 6-fosfato. Quindi, il glucosio-6-fosfato subisce isomerizzazione, formando fruttosio-6-fosfato. Successivamente, il fruttosio 6-fosfato viene convertito in fruttosio 1, 6-bisfosfato, che si divide ulteriormente in diidrossiacetone e gliceraldeide per azione dell'enzima aldoso.

Figura 1: glicolisi

Inoltre, sia il diidrossiacetone che la gliceraldeide vengono facilmente convertiti in diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide 3-fosfato, che viene quindi ossidato a 1, 3-bisfosfoglicerato. Qui, il gruppo fosfato di rimozione è incorporato in NAD+, producendo NADH per azione della gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi. Inoltre, un gruppo fosfato dall'1, 3-bisfosfoglicerato viene trasferito all'ADP per produrre un ATP. Quindi, questo produce una molecola di 3-fosfoglicerato il cui gruppo fosfato viene trasferito nella seconda posizione di carbonio della stessa molecola per formare una molecola di 2-fosfoglicerato. Inoltre, la rimozione di una molecola d'acqua dal 2-fosfoglicerato produce il fosfoenolpiruvato (PEP). Infine, il trasferimento del gruppo fosfato della PEP a una molecola di ADP produce una molecola di piruvato. Ancora più importante, le reazioni complessive della glicolisi producono due molecole di piruvato, due molecole di NADH, due molecole di ATP e due molecole di acqua.

Cos'è la glicolisi aerobica?

La glicolisi aerobica è il tipo di glicolisi che si verifica in presenza di ossigeno. Pertanto, porta alla respirazione aerobica, che è un tipo di respirazione cellulare che avviene in presenza di ossigeno. Le due fasi successive della respirazione aerobica sono il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. Il piruvato, che è il prodotto finale della glicolisi, si trasforma nella matrice dei mitocondri, formando acetil-CoA dal piruvato eliminando l'anidride carbonica in un processo chiamato decarbossilazione ossidativa. Fondamentalmente, l'acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs, che ossida completamente una singola molecola di piruvato in 3 molecole di anidride carbonica insieme a GTP, 3 NADH e 1 FADH₂ molecola. Inoltre, NADH e FADH₂ molecole subiscono fosforilazione ossidativa per produrre ATP. La resa totale di ATP nella respirazione aerobica è 30-32.

Figura 2: respirazione aerobica

A volte, la glicolisi aerobica si riferisce anche a una condizione chiamata effetto Warburg in cui il glucosio viene convertito in lattato in presenza di ossigeno. Qui, quando l'ossigeno scarseggia o quando le cellule sono sottoposte a glicolisi aerobica, il NADH riduce il piruvato a lattato invece di ri-ossidarlo nei mitocondri per fosforilazione ossidativa. Purtroppo, questo riduce la resa totale di ATP nella respirazione aerobica. Tuttavia, il significato clinico della glicolisi aerobica si verifica all'interno delle cellule staminali del cancro in un tumore. Quindi, un'ampia glicolisi aerobica è stata indicativa di un cancro aggressivo.

Cos'è la glicolisi anaerobica?

La glicolisi anaerobica è il tipo di glicolisi che si verifica in assenza di ossigeno. Quindi, porta alla respirazione anaerobica. Fondamentalmente, ci sono due tipi di respirazione anaerobica: fermentazione dell'etanolo e fermentazione dell'acido lattico. La fermentazione dell'etanolo avviene principalmente nei lieviti e la fermentazione dell'acido lattico nei mammiferi. Inoltre, nei batteri, il lattato viene sostituito da diverse sostanze come il propionato. Inoltre, nella fermentazione etanolica, il piruvato, che è il prodotto finale della glicolisi, viene convertito in acetaldeide dalla piruvato decarbossilasi, liberando anidride carbonica. Quindi, l'azione dell'alcol deidrogenasi converte l'acetaldeide in etanolo. Tuttavia, in assenza di quantità sufficienti di ossigeno nelle cellule muscolari, la fermentazione dell'acido lattico avviene riducendo il piruvato in lattato.

Figura 3: fermentazione dell'etanolo

Somiglianze tra glicolisi aerobica e anaerobica

Differenza tra glicolisi aerobica e anaerobica

Definizione

La glicolisi aerobica si riferisce al tipo di glicolisi che si verifica in presenza di ossigeno mentre la glicolisi anaerobica si riferisce al tipo di glicolisi che si verifica in assenza di ossigeno.

Evento

In generale, la glicolisi aerobica si verifica all'interno delle cellule eucariotiche mentre la glicolisi anaerobica si verifica sia nelle cellule procariotiche che eucariotiche.

Porta a

Coinvolgimento dei mitocondri

La glicolisi aerobica procede ulteriormente all'interno dei mitocondri mentre la glicolisi anaerobica procede ulteriormente nel citosol.

Destino del piruvato

Inoltre, la glicolisi aerobica è responsabile dell'ossidazione del piruvato in acetil-CoA mentre la glicolisi anaerobica è responsabile della riduzione del piruvato in lattato nella fermentazione dell'acido lattico o acetaldeide nella fermentazione dell'etanolo.

Prodotti finali

I prodotti finali della glicolisi aerobica sono anidride carbonica e acqua mentre i prodotti finali della glicolisi anaerobica possono essere principalmente acido lattico o etanolo.

cofattori

Collettivamente, la respirazione aerobica produce 2 GTP, 6 NADH e 2 FADH₂, che subiscono fosforilazione ossidativa, mentre la respirazione anaerobica produce solo 4 molecole di NADH, che si rigenerano attraverso la fosforilazione a livello del substrato.

Produzione di ATP da Cofactors

I cofattori nella respirazione aerobica coinvolgono la produzione di ATP mentre i cofattori nella respirazione anaerobica non comportano la produzione di ATP.

Produzione di ATP

Inoltre, la glicolisi aerobica porta a un percorso di produzione di ATP significativamente efficiente, che produce 32 ATP per molecola di glucosio, mentre la glicolisi anaerobica porta a un percorso di produzione di ATP meno efficiente, che produce 2 ATP per molecola di glucosio.

Conclusione

La glicolisi aerobica è il tipo di glicolisi che si verifica in presenza di ossigeno. Pertanto, porta alla respirazione aerobica, che si verifica nelle cellule eucariotiche. Quindi, la glicolisi aerobica porta a una produzione significativamente efficiente di ATP. In confronto, la glicolisi anaerobica è il tipo di glicolisi, che si verifica in assenza di ossigeno. Pertanto, porta alla fermentazione dell'acido lattico o alla fermentazione dell'etanolo con una produzione molto bassa di ATP. Pertanto, la principale differenza tra la glicolisi aerobica e quella anaerobica è il loro fabbisogno di ossigeno e la capacità di produrre ATP.

Riferimenti:

1. Naifeh J, Varacallo M. Biochimica, Glicolisi aerobica. [Aggiornato il 20 dicembre 2018]. In: StatPearls [Internet]. L'isola del tesoro (FL): StatPearls Publishing; 2019 Gen-. Disponibile qui.2. "Glicolisi anaerobica". Glicolisi anaerobica: una panoramica | Argomenti ScienceDirect, disponibili qui.3. "Glicolisi anaerobica". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28 novembre 2019, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Glicolisi inclusi passaggi irreversibili" di Lkate2014 - Opera propria (CC BY-SA 3.0) tramite Commons Wikimedia 2. "CellRespiration" di RegisFrey - Opera propria (CC BY-SA 3.0) tramite Commons Wikimedia 3. "Fermentazione dell'etanolo" di David B. Carmack Jr. - Opera propria (CC BY-SA 3.0) attraverso Commons Wikimedia