Diferența cheie – Fosforilarea la nivel de substrat vs fosforilarea oxidativă
Fosforilarea este un proces care adaugă o grupare fosfat într-o moleculă organică prin enzime specifice. Este un mecanism important care are loc în celulă pentru a transfera energie sau a stoca energie sub formă de legături de în altă energie între grupările de fosfat. ATP se formează în celule prin fosforilare. Alți compuși importanți care conțin fosfat sunt de asemenea sintetizați prin fosforilare. Există diferite tipuri de fosforilare. Printre acestea, fosforilarea la nivel de substrat și fosforilarea oxidativă sunt frecvente în celule. Diferența cheie între fosforilarea la nivel de substrat și fosforilarea oxidativă este că, în fosforilarea la nivel de substrat, o grupare fosfat dintr-un compus fosforilat este transferată direct în ADP sau GDP pentru a forma ATP sau GTP fără a implica alte molecule, în timp ce în fosforilarea oxidativă, nutrienții sau substanțele chimice oferă energie pentru a transfera o grupare fosfat în ADP și a produce ATP de în altă energie cu ajutorul electronilor sau H+ sistemului de transport.
Ce este fosforilarea la nivel de substrat?
Transferul direct al unei grupări fosfat de la un substrat la ADP pentru formarea de ATP de în altă energie este cunoscut ca fosforilare la nivel de substrat. Această reacție este catalizată în mare parte de enzimele kinaze. Donatorul grupului de fosfat donează sau transferă în mod direct o grupă de fosfat la ADP fără implicarea unui intermediar între donor și ADP. Gruparea fosfat este transferată de la prima moleculă și primită de a doua moleculă. Energia eliberată în timpul ruperii grupării fosfat este utilizată pentru fosforilarea ADP în fosforilarea la nivel de substrat și este cunoscută sub numele de cuplare de reacție. Poate fi arătat prin următoarea ecuație.
Glicoliza este cel mai comun exemplu în care ATP este sintetizat prin fosforilarea la nivel de substrat atunci când două molecule de piruvat de fosfoenol sunt transformate în două molecule de piruvat de către enzima piruvat kinază în condiții aerobe sau anaerobe. În plus, în timpul ciclului Krebs, ATP-urile sunt produse prin fosforilarea la nivel de substrat.
Ce este fosforilarea oxidativă?
Fosforilarea oxidativă este un proces prin care fosforilează ADP pentru a sintetiza ATP prin transferul de electroni de-a lungul lanțului de transport de electroni în etapa finală a respirației aerobe. Utilizează purtători de electroni NADH și enzima ATP sintaza pentru formarea ATP. Energia este produsă din reacțiile redox (gradient de protoni), iar fosfații provin din bazinul de fosfați anorganici. Fosforilarea oxidativă are nevoie de oxigen molecular ca acceptor final de electroni. Prin urmare, fosforilarea oxidativă este fezabilă numai în condiții aerobe și are loc în membrana interioară a mitocondriilor. Fosforilarea oxidativă este un proces care produce un număr mai mare de ATP în organismele aerobe.
Figura 02: Fosforilarea oxidativă
Care este diferența dintre fosforilarea la nivel de substrat și fosforilarea oxidativă?
Fosforilarea la nivel de substrat vs fosforilarea oxidativă |
|
| Fosforilarea la nivel de substrat transferă direct o grupare fosfat de la substrat (compus fosforilat) la ADP pentru a produce ATP. | Fosforilarea oxidativă este un proces prin care energia eliberată prin oxidarea chimică a nutrienților este utilizată pentru sinteza ATP. |
| Energie utilizată | |
| Energia este generată dintr-o reacție cuplată pentru acest proces. | Energia generată din reacția lanțului de transport de electroni este utilizată pentru acest proces. |
| Potențial redox | |
| O mică diferență de potențial redox este generată în fosforilarea la nivel de substrat. | O diferență mare de potențial redox este generată pentru a alimenta această fosforilare. |
| Condiții | |
| Acest lucru se întâmplă atât în condiții aerobe, cât și în condiții anaerobe. | Acest lucru se întâmplă în condiții aerobe. |
| Oxidarea compușilor | |
| Substraturile sunt parțial oxidate. | Donatori de electroni sunt complet oxidați. |
| Locații | |
| Fosforilarea la nivel de substrat are loc în citosol și mitocondrii | Fosforilarea oxidativă are loc în mitocondrii. |
| Apariție | |
| Acest lucru poate fi observat în glicoliză și ciclul Krebs. | Acest lucru are loc numai în timpul lanțului de transport de electroni. |
| Asociere cu lanțul de transport de electroni și sintaza ATP | |
| Fosforilarea la nivel de substrat nu este asociată cu lanțul de transport de electroni sau cu ATP sintetaza | Acest lucru este asociat cu lanțul de transport de electroni și ATP sintaza. |
| Implicarea O2 și NADH | |
| Acest lucru nu folosește O2 sau NADH pentru formarea ATP. | Acest lucru folosește O2 și NADH pentru a produce ATP. |
Rezumat – Fosforilarea la nivel de substrat vs fosforilarea oxidativă
Fosforilarea la nivel de substrat este un proces care transformă ADP în ATP prin transferul direct al unei grupări fosfat de la un compus fosforilat la ADP. Fosforilarea oxidativă folosește gradientul de protoni (H+ gradient de concentrație de ioni) generat în lanțul de transport de electroni pentru a fosforila ADP în ATP în organismele aerobe. Fosforilarea la nivel de substrat poate fi observată în glicoliză și ciclul Krebs. Fosforilarea oxidativă poate fi observată în lanțul de transport de electroni. Aceasta este diferența dintre fosforilarea la nivel de substrat și fosforilarea oxidativă.
