Ключова разлика – Фосфорилиране на ниво субстрат срещу окислително фосфорилиране
Фосфорилирането е процес, който добавя фосфатна група към органична молекула чрез специфични ензими. Това е важен механизъм, който възниква в клетката за пренос на енергия или съхраняване на енергия под формата на високоенергийни връзки между фосфатни групи. АТФ се образува в клетките чрез фосфорилиране. Други важни фосфат-съдържащи съединения също се синтезират чрез фосфорилиране. Има различни видове фосфорилиране. Сред тях фосфорилирането на ниво субстрат и окислителното фосфорилиране са често срещани в клетките. Ключовата разлика между фосфорилиране на ниво субстрат и окислително фосфорилиране е, че при фосфорилиране на ниво субстрат фосфатна група от фосфорилирано съединение се прехвърля директно към ADP или GDP, за да образува ATP или GTP, без да се включват други молекули, докато при окислителното фосфорилиране хранителните вещества или химикалите осигуряват енергия за прехвърляне на фосфатна група към ADP и производство на високоенергиен ATP с помощта на електрон или H+ транспортна система.
Какво е фосфорилиране на ниво субстрат?
Директен трансфер на фосфатна група от субстрат към ADP за образуване на високоенергиен АТФ е известен като фосфорилиране на ниво субстрат. Тази реакция се катализира предимно от ензимните кинази. Донорът на фосфатна група директно дарява или прехвърля фосфатна група към ADP без участието на междинно звено между донора и ADP. Фосфатната група се прехвърля от първата молекула и се приема от втората молекула. Енергията, освободена по време на разрушаването на фосфатната група, се използва за фосфорилиране на ADP при фосфорилиране на ниво субстрат и е известно като реакция на свързване. Може да се покаже чрез следното уравнение.
Гликолизата е най-често срещаният пример, при който АТФ се синтезира чрез фосфорилиране на ниво субстрат, когато две молекули фосфоенол пируват се превръщат в две молекули пируват от ензима пируват киназа при аеробни или анаеробни условия. Освен това, по време на цикъла на Кребс, АТФ се произвеждат чрез фосфорилиране на ниво субстрат.
Какво е окислително фосфорилиране?
Окислителното фосфорилиране е процес, който фосфорилира ADP, за да синтезира ATP чрез прехвърляне на електрони по веригата за транспортиране на електрони в последния етап на аеробното дишане. Той използва NADH електронни носители и ензима ATP синтаза за образуването на ATP. Енергията се произвежда от редокс реакциите (протонен градиент), а фосфатите идват от групата неорганични фосфати. Окислителното фосфорилиране се нуждае от молекулярен кислород като краен акцептор на електрони. Следователно окислителното фосфорилиране е възможно само при аеробни условия и се случва във вътрешната мембрана на митохондриите. Окислителното фосфорилиране е процес, който води до по-голям брой АТФ в аеробните организми.
Фигура 02: Окислително фосфорилиране
Каква е разликата между фосфорилиране на ниво субстрат и окислително фосфорилиране?
Фосфорилиране на ниво субстрат срещу окислително фосфорилиране |
|
| Фосфорилирането на ниво субстрат директно прехвърля фосфатна група от субстрата (фосфорилирано съединение) към ADP, за да произведе ATP. | Окислителното фосфорилиране е процес, при който енергията, освободена от химичното окисление на хранителни вещества, се използва за синтеза на АТФ. |
| Използвана енергия | |
| Енергията се генерира от свързана реакция за този процес. | Енергията, генерирана от реакцията на електронната транспортна верига, се използва за този процес. |
| Редокс потенциал | |
| Малка разлика в редокс потенциала се генерира при фосфорилиране на ниво субстрат. | Генерира се голяма разлика в редокс потенциала, за да се задвижи това фосфорилиране. |
| Условия | |
| Това се случва както при аеробни, така и при анаеробни условия. | Това се случва при аеробни условия. |
| Окисляване на съединения | |
| Субстратите са частично окислени. | Донорите на електрони са напълно окислени. |
| Местоположения | |
| Фосфорилирането на ниво субстрат се случва в цитозола и митохондриите | Окислителното фосфорилиране се случва в митохондриите. |
| Случване | |
| Това може да се види в гликолизата и цикъла на Кребс. | Това се случва само по време на електронната транспортна верига. |
| Асоциация с електронна транспортна верига и ATP синтаза | |
| Фосфорилирането на субстратно ниво не е свързано с електронна транспортна верига или ATP синтаза | Това е свързано с електронна транспортна верига и АТФ синтаза. |
| Участие на O2 и NADH | |
| Това не използва O2 или NADH за образуването на АТФ. | Това използва O2 и NADH за производството на АТФ. |
Обобщение – Фосфорилиране на ниво субстрат срещу окислително фосфорилиране
Фосфорилирането на ниво субстрат е процес, който превръща ADP в ATP чрез директно прехвърляне на фосфатна група от фосфорилирано съединение към ADP. Окислителното фосфорилиране използва протонен градиент (H+ градиент на концентрация на йони), генериран в електронната транспортна верига, за фосфорилиране на ADP в ATP в аеробни организми. Фосфорилирането на ниво субстрат може да се види в гликолизата и цикъла на Кребс. Окислителното фосфорилиране може да се види в транспортната верига на електрони. Това е разликата между фосфорилирането на ниво субстрат и окислителното фосфорилиране.
