Pagrindinis skirtumas – substrato lygio fosforilinimas ir oksidacinis fosforilinimas
Fosforilinimas yra procesas, kurio metu fosfatų grupė į organinę molekulę įtraukiama naudojant specifinius fermentus. Tai svarbus mechanizmas, atsirandantis ląstelėje, perduodant energiją arba kaupiant energiją didelės energijos ryšių tarp fosfatų grupių pavidalu. ATP susidaro ląstelėse fosforilinant. Kiti svarbūs fosfatų turintys junginiai taip pat sintetinami fosforilinimo būdu. Yra įvairių fosforilinimo tipų. Tarp jų ląstelėse yra įprastas substrato lygio fosforilinimas ir oksidacinis fosforilinimas. Pagrindinis skirtumas tarp substrato fosforilinimo ir oksidacinio fosforilinimo yra tas, kad fosforilinant substrato lygiu, fosfatų grupė iš fosforilinto junginio yra tiesiogiai perkeliama į ADP arba GDP, kad susidarytų ATP arba GTP, nedalyvaujant kitoms molekulėms, o oksidacinėje medžiagoje fosforilinimas, maistinės medžiagos arba cheminės medžiagos. energijos perkelti fosfatų grupę į ADP ir pagaminti didelės energijos ATP naudojant elektronų arba H+ transportavimo sistemą.
Kas yra substrato lygio fosforilinimas?
Tiesioginis fosfatų grupės perkėlimas iš substrato į ADP, kad susidarytų didelės energijos ATP, yra žinomas kaip substrato lygio fosforilinimas. Šią reakciją dažniausiai katalizuoja fermentų kinazės. Fosfatų grupės donoras tiesiogiai dovanoja arba perduoda fosfatų grupę ADP, nedalyvaujant tarpiniam donorui ir ADP. Fosfato grupė perkeliama iš pirmosios molekulės ir gaunama antrojoje molekulėje. Fosfatų grupės lūžimo metu išsiskirianti energija naudojama ADP fosforilinimui substrato lygio fosforilinant, ir tai žinoma kaip reakcijos jungtis. Tai galima parodyti pagal šią lygtį.
Glikolizė yra labiausiai paplitęs pavyzdys, kai ATP sintetinamas substrato lygmens fosforilinimo būdu, kai dvi fosfoenolio piruvato molekulės paverčiamos dviem piruvato molekulėmis, veikiant fermentui piruvato kinazei aerobinėmis arba anaerobinėmis sąlygomis. Be to, Krebso ciklo metu ATP susidaro fosforilinant substratą.
Kas yra oksidacinis fosforilinimas?
Oksidacinis fosforilinimas yra procesas, kurio metu ADP fosforilinamas, kad sintezuotų ATP, perkeliant elektronus išilgai elektronų transportavimo grandinės paskutinėje aerobinio kvėpavimo stadijoje. ATP formavimui naudoja NADH elektronų nešiklius ir ATP sintazės fermentą. Energija gaunama iš redokso reakcijų (protonų gradiento), o fosfatai gaunami iš neorganinių fosfatų telkinio. Oksidaciniam fosforilinimui reikalingas molekulinis deguonis kaip galutinis elektronų akceptorius. Taigi oksidacinis fosforilinimas yra įmanomas tik aerobinėmis sąlygomis ir vyksta vidinėje mitochondrijų membranoje. Oksidacinis fosforilinimas yra procesas, kurio metu aerobiniuose organizmuose susidaro didesnis ATP kiekis.
02 pav.: Oksidacinis fosforilinimas
Kuo skiriasi substrato lygio fosforilinimas ir oksidacinis fosforilinimas?
Substrato lygio fosforilinimas vs oksidacinis fosforilinimas |
|
| Substrato lygio fosforilinimas tiesiogiai perkelia fosfato grupę iš substrato (fosforilinto junginio) į ADP, kad susidarytų ATP. | Oksidacinis fosforilinimas yra procesas, kurio metu energija, išsiskirianti dėl cheminės maistinių medžiagų oksidacijos, naudojama ATP sintezei. |
| Sunaudota energija | |
| Šiam procesui energija generuojama iš susietos reakcijos. | Šiam procesui naudojama energija, gaunama vykstant elektronų transportavimo grandinės reakcijai. |
| Redox potencialas | |
| Nedidelis redokso potencialo skirtumas susidaro fosforilinant substrato lygiu. | Susikuria didelis redokso potencialo skirtumas, kad būtų užtikrintas šis fosforilinimas. |
| Sąlygos | |
| Tai atsitinka ir aerobinėmis, ir anaerobinėmis sąlygomis. | Tai atsitinka aerobinėmis sąlygomis. |
| Junginių oksidacija | |
| Substratai iš dalies oksiduoti. | Elektronų donorai yra visiškai oksiduoti. |
| Vietos | |
| Citozolyje ir mitochondrijose vyksta substrato fosforilinimas | Oksidacinis fosforilinimas vyksta mitochondrijose. |
| Įvykis | |
| Tai matyti iš glikolizės ir Krebso ciklo. | Tai vyksta tik elektronų transportavimo grandinėje. |
| Asociacija su elektronų transportavimo grandine ir ATP sintaze | |
| Substrato lygio fosforilinimas nesusijęs su elektronų pernešimo grandine arba ATP sintaze | Tai siejama su elektronų transportavimo grandine ir ATP sintaze. |
| O2 ir NADH dalyvavimas | |
| ATP formavimui nenaudojamas O2 arba NADH. | ATP gamybai naudojamas O2 ir NADH. |
Santrauka – substrato lygio fosforilinimas prieš oksidacinį fosforilinimą
Substrato lygio fosforilinimas yra procesas, kurio metu ADP paverčiama ATP, tiesiogiai perkeliant fosfato grupę iš fosforilinto junginio į ADP. Oksidacinis fosforilinimas naudoja protonų gradientą (H+ jonų koncentracijos gradientą), susidarantį elektronų pernešimo grandinėje, kad ADP fosforiluotų į ATP aerobiniuose organizmuose. Substrato lygio fosforilinimas gali būti matomas glikolizės ir Krebso cikle. Elektronų transportavimo grandinėje galima pastebėti oksidacinį fosforilinimą. Tai yra skirtumas tarp substrato lygio fosforilinimo ir oksidacinio fosforilinimo.
