Ključna razlika – fosforilacija na razini supstrata naspram oksidativne fosforilacije
Fosforilacija je proces koji dodaje fosfatnu skupinu u organsku molekulu pomoću specifičnih enzima. To je važan mehanizam koji se javlja u stanici za prijenos energije ili skladištenje energije u obliku visokoenergetskih veza između fosfatnih skupina. ATP nastaje u stanicama fosforilacijom. Drugi važni spojevi koji sadrže fosfate također se sintetiziraju fosforilacijom. Postoje različite vrste fosforilacije. Među njima, fosforilacija na razini supstrata i oksidativna fosforilacija su česte u stanicama. Ključna razlika između fosforilacije na razini supstrata i oksidativne fosforilacije je u tome što se u fosforilaciji na razini supstrata fosfatna skupina iz fosforiliranog spoja izravno prenosi na ADP ili GDP kako bi se formirao ATP ili GTP bez uključivanja drugih molekula, dok u oksidativnoj fosforilaciji hranjive tvari ili kemikalije osiguravaju energije za prijenos fosfatne skupine na ADP i proizvodnju visokoenergetskog ATP-a uz pomoć elektrona ili H+ transportnog sustava.
Što je fosforilacija na razini supstrata?
Izravni prijenos fosfatne skupine sa supstrata na ADP za stvaranje ATP-a visoke energije poznat je kao fosforilacija na razini supstrata. Ovu reakciju većinom kataliziraju enzimi kinaze. Donator fosfatne skupine izravno donira ili prenosi fosfatnu skupinu na ADP bez uključivanja posrednika između donora i ADP-a. Fosfatna skupina se prenosi s prve molekule i prima je na drugu molekulu. Energija koja se oslobađa tijekom razbijanja fosfatne skupine koristi se za fosforilaciju ADP-a u fosforilaciji na razini supstrata, a poznata je kao reakcijsko spajanje. Može se prikazati sljedećom jednadžbom.
Glikoliza je najčešći primjer gdje se ATP sintetizira putem fosforilacije na razini supstrata kada se dvije molekule fosfoenol piruvata pretvaraju u dvije molekule piruvata pomoću enzima piruvat kinaze u aerobnim ili anaerobnim uvjetima. Štoviše, tijekom Krebsovog ciklusa, ATP se proizvodi putem fosforilacije na razini supstrata.
Što je oksidativna fosforilacija?
Oksidativna fosforilacija je proces koji fosforilira ADP kako bi se sintetizirao ATP prijenosom elektrona duž transportnog lanca elektrona u završnoj fazi aerobnog disanja. Za stvaranje ATP-a koristi NADH prijenosnike elektrona i enzim ATP sintazu. Energija se proizvodi iz redoks reakcija (protonski gradijent), a fosfati dolaze iz bazena anorganskih fosfata. Oksidativna fosforilacija zahtijeva molekularni kisik kao konačni akceptor elektrona. Dakle, oksidativna fosforilacija je moguća samo u aerobnim uvjetima, a događa se u unutarnjoj membrani mitohondrija. Oksidativna fosforilacija je proces koji daje veći broj ATP-a u aerobnim organizmima.
Slika 02: Oksidativna fosforilacija
Koja je razlika između fosforilacije na razini supstrata i oksidativne fosforilacije?
Fosforilacija na razini supstrata naspram oksidativne fosforilacije |
|
| Fosforilacija na razini supstrata izravno prenosi fosfatnu skupinu sa supstrata (fosforilirani spoj) na ADP za proizvodnju ATP-a. | Oksidativna fosforilacija je proces kojim se energija oslobođena kemijskom oksidacijom hranjivih tvari koristi za sintezu ATP-a. |
| Potrošena energija | |
| Energija se stvara iz spojene reakcije za ovaj proces. | Energija generirana reakcijom transportnog lanca elektrona koristi se za ovaj proces. |
| Redoks potencijal | |
| Mala razlika redoks potencijala stvara se u fosforilaciji na razini supstrata. | Generira se velika razlika u redoks potencijalu za pokretanje ove fosforilacije. |
| Uvjeti | |
| Ovo se događa u aerobnim i anaerobnim uvjetima. | Ovo se događa u aerobnim uvjetima. |
| Oksidacija spojeva | |
| Supstrati su djelomično oksidirani. | Donori elektrona potpuno su oksidirani. |
| Lokacije | |
| Fosforilacija na razini supstrata događa se u citosolu i mitohondrijima | Oksidativna fosforilacija događa se u mitohondrijima. |
| Pojava | |
| Ovo se može vidjeti u glikolizi i Krebsovom ciklusu. | Ovo se događa samo tijekom transportnog lanca elektrona. |
| Povezanost s lancem prijenosa elektrona i ATP sintazom | |
| Fosforilacija na razini supstrata nije povezana s transportnim lancem elektrona ili ATP sintazom | Ovo je povezano s lancem transporta elektrona i ATP sintazom. |
| Uključenost O2 i NADH | |
| Ovo ne koristi O2 ili NADH za stvaranje ATP-a. | Ovo koristi O2 i NADH za proizvodnju ATP-a. |
Sažetak – Fosforilacija na razini supstrata naspram oksidativne fosforilacije
Fosforilacija na razini supstrata je proces koji pretvara ADP u ATP izravnim prijenosom fosfatne skupine iz fosforiliranog spoja u ADP. Oksidativna fosforilacija koristi gradijent protona (H+ gradijent koncentracije iona) koji se stvara u lancu prijenosa elektrona za fosforilaciju ADP-a u ATP u aerobnim organizmima. Fosforilacija na razini supstrata može se vidjeti u glikolizi i Krebsovom ciklusu. Oksidativna fosforilacija može se vidjeti u transportnom lancu elektrona. Ovo je razlika između fosforilacije na razini supstrata i oksidativne fosforilacije.
