Klíčový rozdíl – Fosforylace na úrovni substrátu vs. oxidativní fosforylace
Fosforylace je proces, který pomocí specifických enzymů přidává fosfátovou skupinu do organické molekuly. Je to důležitý mechanismus, který se vyskytuje v buňce pro přenos energie nebo ukládání energie ve formě vysokoenergetických vazeb mezi fosfátovými skupinami. ATP se tvoří v buňkách fosforylací. Další důležité sloučeniny obsahující fosfát se také syntetizují fosforylací. Existují různé typy fosforylace. Mezi nimi je v buňkách běžná fosforylace na úrovni substrátu a oxidativní fosforylace. Klíčový rozdíl mezi fosforylací na úrovni substrátu a oxidativní fosforylací je v tom, že při fosforylaci na úrovni substrátu je fosfátová skupina z fosforylované sloučeniny přímo přenesena do ADP nebo GDP za vzniku ATP nebo GTP bez zapojení dalších molekul, zatímco při oxidativní fosforylaci poskytují živiny nebo chemikálie. energii k přenosu fosfátové skupiny na ADP a produkci ATP s vysokou energií pomocí elektronu nebo transportního systému H+.
Co je fosforylace na úrovni substrátu?
Přímý přenos fosfátové skupiny ze substrátu na ADP za účelem tvorby ATP s vysokou energií je známý jako fosforylace na úrovni substrátu. Tato reakce je většinou katalyzována enzymy kinázami. Dárce fosfátové skupiny přímo daruje nebo přenáší fosfátovou skupinu do ADP bez zapojení meziproduktu mezi dárcem a ADP. Fosfátová skupina je přenesena z první molekuly a přijata druhou molekulou. Energie uvolněná během rozbití fosfátové skupiny se používá k fosforylaci ADP při fosforylaci na úrovni substrátu a je známá jako reakční vazba. Může být znázorněno následující rovnicí.
Glykolýza je nejběžnějším příkladem, kdy je ATP syntetizován fosforylací na úrovni substrátu, kdy jsou dvě molekuly fosfoenolpyruvátu přeměněny na dvě molekuly pyruvátkinázy enzymem pyruvátkinázou za aerobních nebo anaerobních podmínek. Navíc během Krebsova cyklu jsou ATP produkovány fosforylací na úrovni substrátu.
Co je oxidativní fosforylace?
Oxidativní fosforylace je proces, který fosforyluje ADP za účelem syntézy ATP přenosem elektronů podél elektronového transportního řetězce v konečné fázi aerobního dýchání. K tvorbě ATP využívá nosiče elektronů NADH a enzym ATP syntázu. Energie se vyrábí z redoxních reakcí (protonový gradient) a fosfáty pocházejí ze zásoby anorganických fosfátů. Oxidační fosforylace potřebuje jako konečný akceptor elektronů molekulární kyslík. Oxidační fosforylace je tedy možná pouze za aerobních podmínek a vyskytuje se ve vnitřní membráně mitochondrií. Oxidační fosforylace je proces, který poskytuje vyšší počet ATP v aerobních organismech.
Obrázek 02: Oxidační fosforylace
Jaký je rozdíl mezi fosforylací na úrovni substrátu a oxidativní fosforylací?
Fosforylace na úrovni substrátu vs oxidativní fosforylace |
|
| Fosforylace na úrovni substrátu přímo přenáší fosfátovou skupinu ze substrátu (fosforylované sloučeniny) do ADP za vzniku ATP. | Oxidativní fosforylace je proces, při kterém se energie uvolněná chemickou oxidací živin využívá k syntéze ATP. |
| Spotřeba energie | |
| Energie se pro tento proces generuje ze sdružené reakce. | Pro tento proces se používá energie generovaná reakcí elektronového transportního řetězce. |
| Redoxní potenciál | |
| Malý rozdíl v redox potenciálu je generován při fosforylaci na úrovni substrátu. | Pro podporu této fosforylace vzniká velký rozdíl v redoxním potenciálu. |
| Podmínky | |
| K tomu dochází za aerobních i anaerobních podmínek. | To se děje za aerobních podmínek. |
| Oxidace sloučenin | |
| Substráty jsou částečně oxidované. | Dárci elektronů jsou zcela zoxidovaní. |
| Umístění | |
| K fosforylaci na úrovni substrátu dochází v cytosolu a mitochondriích | Oxidativní fosforylace probíhá v mitochondriích. |
| Výskyt | |
| To lze vidět na glykolýze a Krebsově cyklu. | To se děje pouze během elektronového transportního řetězce. |
| Asociace s elektronovým transportním řetězcem a ATP syntázou | |
| Fosforylace na úrovni substrátu není spojena s elektronovým transportním řetězcem nebo ATP syntázou | To souvisí s elektronovým transportním řetězcem a ATP syntázou. |
| Zapojení O2 a NADH | |
| Toto nepoužívá O2 ani NADH pro tvorbu ATP. | Toto používá O2 a NADH k výrobě ATP. |
Shrnutí – Fosforylace na úrovni substrátu vs oxidativní fosforylace
Fosforylace na úrovni substrátu je proces, který převádí ADP na ATP přímým přenosem fosfátové skupiny z fosforylované sloučeniny na ADP. Oxidativní fosforylace využívá protonový gradient (H+ gradient koncentrace iontů) generovaný v elektronovém transportním řetězci k fosforylaci ADP na ATP v aerobních organismech. Fosforylaci na úrovni substrátu lze pozorovat v glykolýze a Krebsově cyklu. Oxidační fosforylaci lze pozorovat v řetězci transportu elektronů. Toto je rozdíl mezi fosforylací na úrovni substrátu a oxidativní fosforylací.
