Kľúčový rozdiel – Fosforylácia na úrovni substrátu vs. oxidačná fosforylácia
Fosforylácia je proces, ktorý pridáva fosfátovú skupinu do organickej molekuly pomocou špecifických enzýmov. Je to dôležitý mechanizmus, ktorý sa vyskytuje v bunke na prenos energie alebo ukladanie energie vo forme vysokoenergetických väzieb medzi fosfátovými skupinami. ATP sa tvorí v bunkách fosforyláciou. Iné dôležité zlúčeniny obsahujúce fosfát sa tiež syntetizujú fosforyláciou. Existujú rôzne typy fosforylácie. Medzi nimi je v bunkách bežná fosforylácia na úrovni substrátu a oxidačná fosforylácia. Kľúčový rozdiel medzi fosforyláciou na úrovni substrátu a oxidačnou fosforyláciou je v tom, že pri fosforylácii na úrovni substrátu sa fosfátová skupina z fosforylovanej zlúčeniny priamo prenesie do ADP alebo GDP za vzniku ATP alebo GTP bez zapojenia ďalších molekúl, zatiaľ čo pri oxidačnej fosforylácii poskytujú živiny alebo chemikálie. energiu na prenos fosfátovej skupiny na ADP a výrobu vysokoenergetického ATP pomocou elektrónu alebo transportného systému H+.
Čo je fosforylácia na úrovni substrátu?
Priamy prenos fosfátovej skupiny zo substrátu na ADP na vytvorenie vysokoenergetického ATP je známy ako fosforylácia na úrovni substrátu. Táto reakcia je väčšinou katalyzovaná enzýmovými kinázami. Donor fosfátovej skupiny priamo daruje alebo prenáša fosfátovú skupinu na ADP bez zapojenia medziproduktu medzi darcom a ADP. Fosfátová skupina je prenesená z prvej molekuly a prijatá druhou molekulou. Energia uvoľnená počas prerušenia fosfátovej skupiny sa používa na fosforyláciu ADP pri fosforylácii na úrovni substrátu a je známa ako reakčná väzba. Môže to byť znázornené nasledujúcou rovnicou.
Glykolýza je najbežnejším príkladom, kedy sa ATP syntetizuje fosforyláciou na úrovni substrátu, keď sa dve molekuly fosfoenolpyruvátu premenia na dve molekuly pyruvátkinázy pomocou enzýmu pyruvátkinázy za aeróbnych alebo anaeróbnych podmienok. Navyše počas Krebsovho cyklu sú ATP produkované fosforyláciou na úrovni substrátu.
Čo je oxidačná fosforylácia?
Oxidačná fosforylácia je proces, ktorý fosforyluje ADP na syntézu ATP prenosom elektrónov pozdĺž elektrónového transportného reťazca v konečnom štádiu aeróbneho dýchania. Na tvorbu ATP využíva nosiče elektrónov NADH a enzým ATP syntázu. Energia sa vyrába z redoxných reakcií (protónový gradient) a fosfáty pochádzajú zo zásoby anorganických fosfátov. Oxidačná fosforylácia potrebuje molekulárny kyslík ako konečný akceptor elektrónov. Oxidačná fosforylácia je teda možná len za aeróbnych podmienok a vyskytuje sa vo vnútornej membráne mitochondrií. Oxidačná fosforylácia je proces, ktorý poskytuje vyšší počet ATP v aeróbnych organizmoch.
Obrázok 02: Oxidačná fosforylácia
Aký je rozdiel medzi fosforyláciou na úrovni substrátu a oxidačnou fosforyláciou?
Fosforylácia na úrovni substrátu vs oxidačná fosforylácia |
|
| Fosforylácia na úrovni substrátu priamo prenáša fosfátovú skupinu zo substrátu (fosforylovanej zlúčeniny) na ADP za vzniku ATP. | Oxidačná fosforylácia je proces, pri ktorom sa energia uvoľnená chemickou oxidáciou živín využíva na syntézu ATP. |
| Spotrebovaná energia | |
| Energia sa pri tomto procese generuje zo spojenej reakcie. | Na tento proces sa používa energia generovaná reakciou elektrónového transportného reťazca. |
| Redox potenciál | |
| Pri fosforylácii na úrovni substrátu vzniká malý rozdiel v redoxnom potenciáli. | Na podporu tejto fosforylácie sa vytvára veľký rozdiel v redoxnom potenciáli. |
| Podmienky | |
| Dochádza k tomu za aeróbnych aj anaeróbnych podmienok. | To sa deje za aeróbnych podmienok. |
| Oxidácia zlúčenín | |
| Substráty sú čiastočne oxidované. | Elektrónové donory sú úplne oxidované. |
| Umiestnenia | |
| K fosforylácii na úrovni substrátu dochádza v cytosóle a mitochondriách | Oxidačná fosforylácia prebieha v mitochondriách. |
| Výskyt | |
| To možno vidieť na glykolýze a Krebsovom cykle. | Toto nastáva iba počas elektrónového transportného reťazca. |
| Asociácia s elektrónovým transportným reťazcom a ATP syntázou | |
| Fosforylácia na úrovni substrátu nie je spojená s elektrónovým transportným reťazcom alebo ATP syntázou | Súvisí to s elektrónovým transportným reťazcom a ATP syntázou. |
| Zapojenie O2 a NADH | |
| Toto nepoužíva O2 ani NADH na tvorbu ATP. | Toto používa O2 a NADH na výrobu ATP. |
Zhrnutie – Fosforylácia na úrovni substrátu vs oxidačná fosforylácia
Fosforylácia na úrovni substrátu je proces, ktorý premieňa ADP na ATP priamym prenosom fosfátovej skupiny z fosforylovanej zlúčeniny na ADP. Oxidačná fosforylácia využíva protónový gradient (gradient koncentrácie iónov H+) generovaný v reťazci transportu elektrónov na fosforyláciu ADP na ATP v aeróbnych organizmoch. Fosforyláciu na úrovni substrátu možno pozorovať pri glykolýze a Krebsovom cykle. Oxidatívnu fosforyláciu možno pozorovať v reťazci transportu elektrónov. Toto je rozdiel medzi fosforyláciou na úrovni substrátu a oxidačnou fosforyláciou.
