Nøkkelforskjell – substratnivåfosforylering vs oksidativ fosforylering
Fosforylering er en prosess som tilfører en fosfatgruppe til et organisk molekyl ved hjelp av spesifikke enzymer. Det er en viktig mekanisme som oppstår i cellen for å overføre energi eller lagre energi i form av høyenergibindinger mellom fosfatgrupper. ATP dannes i cellene ved fosforylering. Andre viktige fosfatholdige forbindelser syntetiseres også ved fosforylering. Det finnes forskjellige typer fosforylering. Blant dem er substratnivåfosforylering og oksidativ fosforylering vanlig i celler. Den viktigste forskjellen mellom fosforylering på substratnivå og oksidativ fosforylering er at ved fosforylering på substratnivå blir en fosfatgruppe fra en fosforylert forbindelse direkte overført til ADP eller GDP for å danne ATP eller GTP uten å involvere andre molekyler mens den er i oksidativ fosforylering, gir kjemiske næringsstoffer energi for å overføre en fosfatgruppe til ADP og produsere høyenergi-ATP ved hjelp av elektron eller H+ transportsystem.
Hva er substratnivåfosforylering?
Direkte overføring av en fosfatgruppe fra et substrat til ADP for dannelse av høyenergi-ATP er kjent som substratnivåfosforylering. Denne reaksjonen er for det meste katalysert av enzymet kinaser. Fosfatgruppegiver donerer eller overfører en fosfatgruppe direkte til ADP uten involvering av et mellomledd mellom giveren og ADP. Fosfatgruppen overføres fra det første molekylet og mottas av det andre molekylet. Energien som frigjøres under bruddet av fosfatgruppen brukes til fosforylering av ADP i substratnivåfosforylering, og det er kjent som reaksjonskobling. Det kan vises med følgende ligning.
Glykolyse er det vanligste eksemplet der ATP syntetiseres via fosforylering på substratnivå når to fosfoenolpyruvatmolekyler omdannes til to pyruvatmolekyler av pyruvatkinaseenzym under aerobe eller anaerobe forhold. I løpet av Krebs-syklusen produseres dessuten ATP-er via fosforylering på substratnivå.
Hva er oksidativ fosforylering?
Oksidativ fosforylering er en prosess som fosforylerer ADP for å syntetisere ATP ved å overføre elektroner langs elektrontransportkjeden i sluttfasen av den aerobe respirasjonen. Den bruker NADH-elektronbærere og ATP-syntaseenzym for dannelse av ATP. Energien produseres fra redoksreaksjonene (protongradient), og fosfatene kommer fra bassenget av uorganiske fosfater. Oksidativ fosforylering trenger molekylært oksygen som den endelige elektronakseptoren. Derfor er oksidativ fosforylering bare mulig under aerobe forhold, og den forekommer i den indre membranen til mitokondrier. Oksidativ fosforylering er en prosess som gir et høyere antall ATP i aerobe organismer.
Figur 02: Oksidativ fosforylering
Hva er forskjellen mellom substratnivåfosforylering og oksidativ fosforylering?
Substrate Level Fosforylering vs Oksidativ Fosforylering |
|
| Fosforylering på substratnivå overfører en fosfatgruppe direkte fra substratet (fosforylert forbindelse) til ADP for å produsere ATP. | Oksidativ fosforylering er en prosess der energi frigjort ved kjemisk oksidasjon av næringsstoffer brukes til syntese av ATP. |
| Energy Used | |
| Energi genereres fra en koblet reaksjon for denne prosessen. | Energi generert fra reaksjonen til elektrontransportkjeden brukes til denne prosessen. |
| Redox Potential | |
| En liten forskjell i redokspotensial genereres i substratnivå-fosforylering. | En stor forskjell i redokspotensial genereres for å drive denne fosforyleringen. |
| Betingelser | |
| Dette skjer under både aerobe og anaerobe forhold. | Dette skjer under aerobe forhold. |
| Oxidization of Compounds | |
| Substrater er delvis oksidert. | Elektrondonorer er fullstendig oksidert. |
| Locations | |
| Fosforylering på substratnivå skjer i cytosol og mitokondrier | Oksidativ fosforylering skjer i mitokondriene. |
| Forekomst | |
| Dette kan sees i glykolyse og Krebs-syklus. | Dette skjer bare under elektrontransportkjeden. |
| Association with Electron Transport Chain and ATP Synthase | |
| Fosforylering på substratnivå er ikke assosiert med elektrontransportkjede eller ATP-syntase | Dette er assosiert med elektrontransportkjede og ATP-syntase. |
| Involvering av O2 og NADH | |
| Dette bruker ikke O2 eller NADH for dannelsen av ATP. | Dette bruker O2 og NADH for å produsere ATP. |
Sammendrag – Fosforylering på substratnivå vs oksidativ fosforylering
Fosforylering på substratnivå er en prosess som konverterer ADP til ATP ved direkte overføring av en fosfatgruppe fra en fosforylert forbindelse til ADP. Oksidativ fosforylering bruker protongradient (H+ ionekonsentrasjonsgradient) generert i elektrontransportkjeden for å fosforylere ADP til ATP i aerobe organismer. Substratnivåfosforylering kan sees i glykolyse og Krebs-syklus. Oksidativ fosforylering kan sees i elektrontransportkjeden. Dette er forskjellen mellom substratnivåfosforylering og oksidativ fosforylering.
