Kluczowa różnica – fosforylacja na poziomie substratu a fosforylacja oksydacyjna
Fosforylacja to proces polegający na dodawaniu grupy fosforanowej do cząsteczki organicznej przez określone enzymy. Jest to ważny mechanizm zachodzący w komórce w celu przekazywania lub magazynowania energii w postaci wysokoenergetycznych wiązań pomiędzy grupami fosforanowymi. ATP powstaje w komórkach przez fosforylację. Inne ważne związki zawierające fosforany są również syntetyzowane przez fosforylację. Istnieją różne rodzaje fosforylacji. Wśród nich fosforylacja na poziomie substratu i fosforylacja oksydacyjna są powszechne w komórkach. Kluczowa różnica między fosforylacją na poziomie substratu a fosforylacją oksydacyjną polega na tym, że w fosforylacji na poziomie substratu grupa fosforanowa ze związku fosforylowanego jest bezpośrednio przenoszona do ADP lub GDP, tworząc ATP lub GTP bez angażowania innych cząsteczek, podczas gdy w fosforylacji oksydacyjnej składniki odżywcze lub chemikalia zapewniają energia do przeniesienia grupy fosforanowej do ADP i wytworzenia wysokoenergetycznego ATP za pomocą systemu transportu elektronów lub H+.
Co to jest fosforylacja na poziomie substratu?
Bezpośredni transfer grupy fosforanowej z substratu do ADP w celu wytworzenia wysokoenergetycznego ATP jest znany jako fosforylacja na poziomie substratu. Ta reakcja jest katalizowana głównie przez kinazy enzymatyczne. Donor grupy fosforanowej bezpośrednio przekazuje lub przenosi grupę fosforanową do ADP bez udziału pośrednika między dawcą a ADP. Grupa fosforanowa jest przenoszona z pierwszej cząsteczki i odbierana przez drugą cząsteczkę. Energia uwalniana podczas rozpadu grupy fosforanowej jest wykorzystywana do fosforylacji ADP w fosforylacji na poziomie substratu i jest to znane jako sprzęganie reakcji. Można to przedstawić za pomocą następującego równania.
Glikoliza jest najczęstszym przykładem, w którym ATP jest syntetyzowany poprzez fosforylację na poziomie substratu, gdy dwie cząsteczki fosfoenolopirogronianu są przekształcane w dwie cząsteczki pirogronianu przez enzym kinazę pirogronianową w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Co więcej, podczas cyklu Krebsa, ATP są wytwarzane poprzez fosforylację na poziomie substratu.
Co to jest fosforylacja oksydacyjna?
Fosforylacja oksydacyjna to proces, który fosforyluje ADP w celu syntezy ATP poprzez przenoszenie elektronów wzdłuż łańcucha transportu elektronów na końcowym etapie oddychania tlenowego. Wykorzystuje nośniki elektronów NADH i enzym syntazy ATP do tworzenia ATP. Energia wytwarzana jest w reakcjach redoks (gradient protonów), a fosforany pochodzą z puli fosforanów nieorganicznych. Fosforylacja oksydacyjna wymaga tlenu cząsteczkowego jako końcowego akceptora elektronów. Stąd fosforylacja oksydacyjna jest możliwa tylko w warunkach tlenowych i zachodzi w błonie wewnętrznej mitochondriów. Fosforylacja oksydacyjna to proces, w którym w organizmach tlenowych uzyskuje się większą liczbę ATP.
Rysunek 02: Fosforylacja oksydacyjna
Jaka jest różnica między fosforylacją na poziomie substratu a fosforylacją oksydacyjną?
Fosforylacja na poziomie podłoża a fosforylacja oksydacyjna |
|
| Fosforylacja na poziomie substratu bezpośrednio przenosi grupę fosforanową z substratu (związek fosforylowany) do ADP w celu wytworzenia ATP. | Fosforylacja oksydacyjna to proces, w którym energia uwalniana przez chemiczne utlenianie składników odżywczych jest wykorzystywana do syntezy ATP. |
| Zużyta energia | |
| Energia jest generowana z reakcji sprzężonej dla tego procesu. | W tym procesie wykorzystywana jest energia generowana w reakcji łańcucha transportu elektronów. |
| Potencjał Redox | |
| Niewielka różnica potencjału redoks jest generowana w fosforylacji na poziomie substratu. | Wytwarzana jest duża różnica w potencjale redoks, aby zasilić tę fosforylację. |
| Warunki | |
| Występuje to zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. | Występuje to w warunkach tlenowych. |
| Utlenianie związków | |
| Podłoża są częściowo utlenione. | Dory elektronów są całkowicie utlenione. |
| Lokalizacje | |
| Fosforylacja na poziomie substratu zachodzi w cytozolu i mitochondriach | Fosforylacja oksydacyjna zachodzi w mitochondriach. |
| Wystąpienie | |
| Widać to w glikolizie i cyklu Krebsa. | Występuje to tylko podczas łańcucha transportu elektronów. |
| Skojarzenie z łańcuchem transportu elektronów i syntezą ATP | |
| Fosforylacja na poziomie substratu nie jest związana z łańcuchem transportu elektronów lub syntazą ATP | Jest to związane z łańcuchem transportu elektronów i syntazą ATP. |
| Zaangażowanie O2 i NADH | |
| To nie używa O2 ani NADH do tworzenia ATP. | To używa O2 i NADH do wytworzenia ATP. |
Podsumowanie – Fosforylacja na poziomie substratu a fosforylacja oksydacyjna
Fosforylacja na poziomie substratu to proces, który przekształca ADP w ATP poprzez bezpośrednie przeniesienie grupy fosforanowej ze związku fosforylowanego do ADP. Fosforylacja oksydacyjna wykorzystuje gradient protonów (gradient stężenia jonów H+) generowany w łańcuchu transportu elektronów do fosforylacji ADP do ATP w organizmach tlenowych. Fosforylację na poziomie substratu można zaobserwować w glikolizie i cyklu Krebsa. Fosforylację oksydacyjną można zaobserwować w łańcuchu transportu elektronów. Jest to różnica między fosforylacją na poziomie substratu a fosforylacją oksydacyjną.
