Nøgleforskel – Fosforylering på substratniveau vs. oxidativ fosforylering
Fosforylering er en proces, der tilføjer en fosfatgruppe til et organisk molekyle ved hjælp af specifikke enzymer. Det er en vigtig mekanisme, der opstår i cellen til at overføre energi eller lagre energi i form af højenergibindinger mellem fosfatgrupper. ATP dannes i celler ved phosphorylering. Andre vigtige fosfatholdige forbindelser syntetiseres også ved phosphorylering. Der er forskellige former for fosforylering. Blandt dem er phosphorylering på substratniveau og oxidativ fosforylering almindelige i celler. Nøgleforskellen mellem phosphorylering på substratniveau og oxidativ phosphorylering er, at i phosphorylering på substratniveau overføres en phosphatgruppe fra en phosphoryleret forbindelse direkte til ADP eller GDP for at danne ATP eller GTP uden at involvere andre molekyler, mens den er i oxidativ phosphorylering, giver næringsstoffer energi til at overføre en fosfatgruppe til ADP og producere højenergi-ATP ved hjælp af elektron eller H+ transportsystem.
Hvad er substratniveaufosforylering?
Direkte overførsel af en phosphatgruppe fra et substrat til ADP til dannelse af højenergi-ATP er kendt som substratniveau-phosphorylering. Denne reaktion katalyseres for det meste af enzymkinaserne. Fosfatgruppedonor donerer eller overfører direkte en fosfatgruppe til ADP uden involvering af et mellemprodukt mellem donoren og ADP. Fosfatgruppen overføres fra det første molekyle og modtages af det andet molekyle. Den energi, der frigives under nedbrydningen af phosphatgruppen, bruges til phosphorylering af ADP ved phosphorylering på substratniveau, og det er kendt som reaktionskobling. Det kan vises med følgende ligning.
Glykolyse er det mest almindelige eksempel, hvor ATP syntetiseres via phosphorylering på substratniveau, når to phosphoenolpyruvatmolekyler omdannes til to pyruvatmolekyler af pyruvatkinaseenzym under aerobe eller anaerobe forhold. Desuden produceres ATP'er under Krebs-cyklussen via phosphorylering på substratniveau.
Hvad er oxidativ phosphorylering?
Oxidativ phosphorylering er en proces, der phosphorylerer ADP for at syntetisere ATP ved at overføre elektroner langs elektrontransportkæden i den sidste fase af den aerobe respiration. Det bruger NADH-elektronbærere og ATP-syntaseenzym til dannelsen af ATP. Energien produceres fra redoxreaktionerne (protongradient), og fosfaterne kommer fra puljen af uorganiske fosfater. Oxidativ phosphorylering kræver molekylær oxygen som den endelige elektronacceptor. Derfor er oxidativ phosphorylering kun mulig under de aerobe forhold, og den forekommer i mitokondriers indre membran. Oxidativ phosphorylering er en proces, som giver et højere antal ATP i de aerobe organismer.
Figur 02: Oxidativ phosphorylering
Hvad er forskellen mellem substratniveaufosforylering og oxidativ fosforylering?
Substratniveaufosforylering vs. oxidativ fosforylering |
|
| Substratniveaufosforylering overfører direkte en fosfatgruppe fra substratet (phosphoryleret forbindelse) til ADP for at producere ATP. | Oxidativ phosphorylering er en proces, hvorved energi frigivet ved kemisk oxidation af næringsstoffer bruges til syntese af ATP. |
| Energi brugt | |
| Energi genereres fra en koblet reaktion til denne proces. | Energi genereret fra reaktionen af elektrontransportkæden bruges til denne proces. |
| Redox-potentiale | |
| Der genereres en lille forskel i redoxpotentiale ved phosphorylering på substratniveau. | Der genereres en stor forskel i redoxpotentiale for at drive denne fosforylering. |
| Betingelser | |
| Dette sker under både aerobe og anaerobe forhold. | Dette sker under aerobe forhold. |
| Oxidation of Compounds | |
| Substrater er delvist oxiderede. | Elektrondonorer er fuldstændigt oxiderede. |
| Locations | |
| Fosforylering på substratniveau forekommer i cytosolen og mitokondrierne | Oxidativ fosforylering forekommer i mitokondrierne. |
| Forekomst | |
| Dette kan ses i glykolyse og Krebs-cyklus. | Dette sker kun under elektrontransportkæden. |
| Association with Electron Transport Chain and ATP Synthase | |
| Fosforylering på substratniveau er ikke forbundet med elektrontransportkæde eller ATP-syntase | Dette er forbundet med elektrontransportkæde og ATP-syntase. |
| Involvering af O2 og NADH | |
| Dette bruger ikke O2 eller NADH til dannelsen af ATP. | Dette bruger O2 og NADH til at producere ATP. |
Opsummering – Fosforylering på substratniveau vs. oxidativ fosforylering
Substratniveaufosforylering er en proces, der omdanner ADP til ATP ved direkte overførsel af en fosfatgruppe fra en fosforyleret forbindelse til ADP. Oxidativ phosphorylering bruger protongradient (H+ ionkoncentrationsgradient) genereret i elektrontransportkæden til at fosforylere ADP til ATP i aerobe organismer. Substratniveau-phosphorylering kan ses i glykolyse og Krebs-cyklus. Oxidativ phosphorylering kan ses i elektrontransportkæden. Dette er forskellen mellem phosphorylering på substratniveau og oxidativ phosphorylering.
