Βασική διαφορά – Επίπεδο Υποστρώματος Φωσφορυλίωση έναντι Οξειδωτικής Φωσφορυλίωσης
Η φωσφορυλίωση είναι μια διαδικασία που προσθέτει μια ομάδα φωσφορικών αλάτων σε ένα οργανικό μόριο με συγκεκριμένα ένζυμα. Είναι ένας σημαντικός μηχανισμός που εμφανίζεται στο κύτταρο για τη μεταφορά ενέργειας ή την αποθήκευση ενέργειας με τη μορφή δεσμών υψηλής ενέργειας μεταξύ φωσφορικών ομάδων. Το ATP σχηματίζεται στα κύτταρα με φωσφορυλίωση. Άλλες σημαντικές ενώσεις που περιέχουν φωσφορικά άλατα συντίθενται επίσης με φωσφορυλίωση. Υπάρχουν διάφοροι τύποι φωσφορυλίωσης. Μεταξύ αυτών, η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος και η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι κοινές στα κύτταρα. Η βασική διαφορά μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης είναι ότι στη φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος, μια φωσφορική ομάδα από μια φωσφορυλιωμένη ένωση μεταφέρεται απευθείας σε ADP ή GDP για να σχηματίσει ATP ή GTP χωρίς να εμπλέκονται άλλα μόρια ενώ στην οξειδωτική φωσφορυλίωση, τα θρεπτικά συστατικά παρέχουν τα θρεπτικά συστατικά ή ενέργεια για τη μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας στο ADP και την παραγωγή υψηλής ενέργειας ATP με τη βοήθεια ηλεκτρονίων ή συστήματος μεταφοράς H+.
Τι είναι η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος;
Η άμεση μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από ένα υπόστρωμα στο ADP για το σχηματισμό υψηλής ενέργειας ATP είναι γνωστή ως φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος. Αυτή η αντίδραση καταλύεται κυρίως από τα ένζυμα κινάσες. Ο δότης της ομάδας φωσφορικών δωρίζει απευθείας ή μεταφέρει μια ομάδα φωσφορικών αλάτων στην ADP χωρίς τη συμμετοχή ενός ενδιάμεσου μεταξύ του δότη και της ADP. Η φωσφορική ομάδα μεταφέρεται από το πρώτο μόριο και λαμβάνεται από το δεύτερο μόριο. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάσπαση της φωσφορικής ομάδας χρησιμοποιείται για τη φωσφορυλίωση του ADP σε φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος και είναι γνωστή ως σύζευξη αντίδρασης. Μπορεί να φανεί με την ακόλουθη εξίσωση.
Η γλυκόλυση είναι το συνηθέστερο παράδειγμα όπου το ATP συντίθεται μέσω φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος όταν δύο μόρια πυροσταφυλικής φωσφοενόλης μετατρέπονται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού άλατος από το ένζυμο πυροσταφυλική κινάση υπό αερόβιες ή αναερόβιες συνθήκες. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs, τα ATP παράγονται μέσω φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος.
Τι είναι η Οξειδωτική Φωσφορυλίωση;
Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι μια διαδικασία που φωσφορυλιώνει το ADP για να συνθέσει το ATP μεταφέροντας ηλεκτρόνια κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων στο τελικό στάδιο της αερόβιας αναπνοής. Χρησιμοποιεί φορείς ηλεκτρονίων NADH και ένζυμο συνθάσης ATP για τον σχηματισμό του ATP. Η ενέργεια παράγεται από τις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής (βαθμίδα πρωτονίων) και τα φωσφορικά άλατα προέρχονται από τη δεξαμενή ανόργανων φωσφορικών αλάτων. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση χρειάζεται μοριακό οξυγόνο ως τελικός δέκτης ηλεκτρονίων. Ως εκ τούτου, η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι εφικτή μόνο υπό αερόβιες συνθήκες και συμβαίνει στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι μια διαδικασία που αποδίδει μεγαλύτερο αριθμό ATP στους αερόβιους οργανισμούς.
Εικόνα 02: Οξειδωτική Φωσφορυλίωση
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης;
Επίπεδο υποστρώματος Φωσφορυλίωση vs Οξειδωτική Φωσφορυλίωση |
|
| Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος μεταφέρει απευθείας μια ομάδα φωσφορικών από το υπόστρωμα (φωσφορυλιωμένη ένωση) στο ADP για την παραγωγή ATP. | Οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι μια διαδικασία με την οποία η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη χημική οξείδωση των θρεπτικών ουσιών χρησιμοποιείται για τη σύνθεση του ATP. |
| Ενέργεια που χρησιμοποιείται | |
| Η ενέργεια παράγεται από μια συζευγμένη αντίδραση για αυτήν τη διαδικασία. | Η ενέργεια που παράγεται από την αντίδραση της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται για αυτή τη διαδικασία. |
| Δυνατότητα οξειδοαναγωγής | |
| Μια μικρή διαφορά του δυναμικού οξειδοαναγωγής δημιουργείται στη φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος. | Δημιουργείται μεγάλη διαφορά στο δυναμικό οξειδοαναγωγής για την τροφοδοσία αυτής της φωσφορυλίωσης. |
| Συνθήκες | |
| Αυτό συμβαίνει τόσο σε αερόβιες όσο και σε αναερόβιες συνθήκες. | Αυτό συμβαίνει σε αερόβιες συνθήκες. |
| Οξείδωση των ενώσεων | |
| Τα υποστρώματα είναι μερικώς οξειδωμένα. | Οι δότες ηλεκτρονίων έχουν οξειδωθεί πλήρως. |
| Τοποθεσίες | |
| Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος λαμβάνει χώρα στο κυτοσόλιο και στα μιτοχόνδρια | Συμβαίνει οξειδωτική φωσφορυλίωση στα μιτοχόνδρια. |
| Συμβάντο | |
| Αυτό μπορεί να φανεί στη γλυκόλυση και στον κύκλο του Krebs. | Αυτό συμβαίνει μόνο κατά τη διάρκεια της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων. |
| Συσχετισμός με την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και τη συνθάση ATP | |
| Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος δεν σχετίζεται με την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων ή τη συνθάση ATP | Αυτό σχετίζεται με την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και τη συνθάση ATP. |
| Συμμετοχή του O2 και του NADH | |
| Δεν χρησιμοποιεί O2 ή NADH για το σχηματισμό ATP. | Αυτό χρησιμοποιεί O2 και NADH για την παραγωγή ATP. |
Σύνοψη – Επίπεδο Υποστρώματος Φωσφορυλίωση έναντι Οξειδωτικής Φωσφορυλίωσης
Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος είναι μια διαδικασία που μετατρέπει το ADP σε ATP με άμεση μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από μια φωσφορυλιωμένη ένωση σε ADP. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση χρησιμοποιεί βαθμίδωση πρωτονίων (Η+ βαθμίδα συγκέντρωσης ιόντων) που δημιουργείται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για τη φωσφορυλίωση του ADP σε ATP σε αερόβιους οργανισμούς. Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος μπορεί να παρατηρηθεί στη γλυκόλυση και στον κύκλο Krebs. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση μπορεί να παρατηρηθεί στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.
