Ključna razlika – fosforilacija na ravni substrata proti oksidativni fosforilaciji
Fosforilacija je proces, ki s posebnimi encimi doda fosfatno skupino v organsko molekulo. Je pomemben mehanizem, ki se pojavi v celici za prenos energije ali shranjevanje energije v obliki visokoenergijskih vezi med fosfatnimi skupinami. ATP nastaja v celicah s fosforilacijo. S fosforilacijo se sintetizirajo tudi druge pomembne spojine, ki vsebujejo fosfate. Obstajajo različne vrste fosforilacije. Med njimi sta v celicah pogosti fosforilacija na ravni substrata in oksidativna fosforilacija. Ključna razlika med fosforilacijo na ravni substrata in oksidativno fosforilacijo je v tem, da se pri fosforilaciji na ravni substrata fosfatna skupina iz fosforilirane spojine neposredno prenese v ADP ali GDP, da se tvori ATP ali GTP, ne da bi pri tem sodelovale druge molekule, medtem ko pri oksidativni fosforilaciji hranila ali kemikalije zagotavljajo energije za prenos fosfatne skupine na ADP in proizvodnjo visokoenergijskega ATP s pomočjo elektronskega ali H+ transportnega sistema.
Kaj je fosforilacija na ravni substrata?
Neposredni prenos fosfatne skupine s substrata na ADP za tvorbo visokoenergijskega ATP je znan kot fosforilacija na ravni substrata. To reakcijo večinoma katalizirajo encimi kinaze. Donator fosfatne skupine neposredno daruje ali prenese fosfatno skupino na ADP brez vpletenosti posrednika med darovalcem in ADP. Fosfatna skupina se prenese iz prve molekule in jo sprejme druga molekula. Energija, ki se sprosti med razpadom fosfatne skupine, se uporabi za fosforilacijo ADP pri fosforilaciji na ravni substrata in je znana kot reakcijska sklopitev. To lahko prikažemo z naslednjo enačbo.
Glikoliza je najpogostejši primer, kjer se ATP sintetizira s fosforilacijo na ravni substrata, ko se dve molekuli fosfoenol piruvata pretvorita v dve molekuli piruvata z encimom piruvat kinaza v aerobnih ali anaerobnih pogojih. Poleg tega se med Krebsovim ciklom ATP proizvajajo s fosforilacijo na ravni substrata.
Kaj je oksidativna fosforilacija?
Oksidativna fosforilacija je proces, ki fosforilira ADP za sintezo ATP s prenosom elektronov vzdolž transportne verige elektronov v končni fazi aerobnega dihanja. Za tvorbo ATP uporablja nosilce elektronov NADH in encim ATP sintazo. Energija je proizvedena iz redoks reakcij (protonski gradient), fosfati pa iz bazena anorganskih fosfatov. Oksidativna fosforilacija potrebuje molekularni kisik kot končni sprejemnik elektronov. Oksidativna fosforilacija je torej izvedljiva le v aerobnih pogojih in se dogaja v notranji membrani mitohondrijev. Oksidativna fosforilacija je proces, ki povzroči večje število ATP v aerobnih organizmih.
Slika 02: Oksidativna fosforilacija
Kakšna je razlika med fosforilacijo na ravni substrata in oksidativno fosforilacijo?
Fosforilacija na ravni substrata proti oksidativni fosforilaciji |
|
| Fosforilacija na ravni substrata neposredno prenese fosfatno skupino iz substrata (fosforilirane spojine) v ADP, da nastane ATP. | Oksidativna fosforilacija je proces, pri katerem se energija, sproščena s kemično oksidacijo hranil, uporabi za sintezo ATP. |
| Porabljena energija | |
| Energija se ustvari iz sklopljene reakcije za ta proces. | Za ta proces se uporablja energija, ki nastane pri reakciji transportne verige elektronov. |
| Redoks potencial | |
| Majhna razlika redoks potenciala nastane pri fosforilaciji na ravni substrata. | Za poganjanje te fosforilacije se ustvari velika razlika v redoks potencialu. |
| Pogoji | |
| To se zgodi v aerobnih in anaerobnih pogojih. | To se zgodi v aerobnih pogojih. |
| Oksidacija spojin | |
| Podlage so delno oksidirane. | Donorji elektronov so popolnoma oksidirani. |
| Lokacije | |
| Fosforilacija na ravni substrata poteka v citosolu in mitohondrijih | Oksidativna fosforilacija poteka v mitohondrijih. |
| Pojav | |
| To lahko vidimo pri glikolizi in Krebsovem ciklu. | To se zgodi le med transportno verigo elektronov. |
| Povezava z elektronsko transportno verigo in ATP sintazo | |
| Fosforilacija na ravni substrata ni povezana s transportno verigo elektronov ali ATP sintazo | To je povezano s transportno verigo elektronov in ATP sintazo. |
| Vpletenost O2 in NADH | |
| To ne uporablja O2 ali NADH za tvorbo ATP. | To uporablja O2 in NADH za proizvodnjo ATP. |
Povzetek – fosforilacija na ravni substrata v primerjavi z oksidativno fosforilacijo
Fosforilacija na ravni substrata je proces, ki pretvori ADP v ATP z neposrednim prenosom fosfatne skupine iz fosforilirane spojine na ADP. Oksidativna fosforilacija uporablja protonski gradient (H+ koncentracijski gradient ionov), ki nastane v transportni verigi elektronov, da fosforilira ADP v ATP v aerobnih organizmih. Fosforilacijo na ravni substrata lahko vidimo v glikolizi in Krebsovem ciklu. Oksidativno fosforilacijo lahko vidimo v transportni verigi elektronov. To je razlika med fosforilacijo na ravni substrata in oksidativno fosforilacijo.
