Diferència clau: fosforilació a nivell de substrat vs fosforilació oxidativa
La fosforilació és un procés que afegeix un grup fosfat a una molècula orgànica mitjançant enzims específics. És un mecanisme important que es produeix a la cèl·lula per transferir energia o emmagatzemar energia en forma d'enllaços d' alta energia entre grups fosfat. L'ATP es forma a les cèl·lules per fosforilació. Altres compostos importants que contenen fosfat també es sintetitzen per fosforilació. Hi ha diferents tipus de fosforilació. Entre ells, la fosforilació a nivell de substrat i la fosforilació oxidativa són comunes a les cèl·lules. La diferència clau entre la fosforilació a nivell de substrat i la fosforilació oxidativa és que en la fosforilació a nivell de substrat, un grup fosfat d'un compost fosforilat es transfereix directament a ADP o GDP per formar ATP o GTP sense implicar altres molècules, mentre que en la fosforilació oxidativa, els nutrients o els productes químics proporcionen el energia per transferir un grup fosfat a ADP i produir ATP d' alta energia amb l'ajuda del sistema de transport d'electrons o H+..
Què és la fosforilació a nivell de substrat?
La transferència directa d'un grup fosfat d'un substrat a ADP per a la formació d'ATP d' alta energia es coneix com a fosforilació a nivell de substrat. Aquesta reacció està catalitzada majoritàriament per l'enzim quinases. El donant del grup fosfat directament dona o transfereix un grup fosfat a l'ADP sense la implicació d'un intermediari entre el donant i l'ADP. El grup fosfat és transferit des de la primera molècula i rebut per la segona molècula. L'energia alliberada durant la ruptura del grup fosfat s'utilitza per a la fosforilació d'ADP en la fosforilació a nivell de substrat, i es coneix com a acoblament de reacció. Es pot mostrar amb l'equació següent.
La glucòlisi és l'exemple més comú on l'ATP es sintetitza mitjançant la fosforilació a nivell de substrat quan dues molècules de piruvat de fosfoenol es converteixen en dues molècules de piruvat per l'enzim piruvat quinasa en condicions aeròbiques o anaeròbiques. A més, durant el cicle de Krebs, els ATP es produeixen mitjançant la fosforilació a nivell de substrat.
Què és la fosforilació oxidativa?
La fosforilació oxidativa és un procés que fosforila ADP per sintetitzar ATP mitjançant la transferència d'electrons al llarg de la cadena de transport d'electrons en l'etapa final de la respiració aeròbica. Utilitza portadors d'electrons NADH i l'enzim ATP sintasa per a la formació d'ATP. L'energia es produeix a partir de les reaccions redox (gradient de protons), i els fosfats provenen del conjunt de fosfats inorgànics. La fosforilació oxidativa necessita oxigen molecular com a acceptor final d'electrons. Per tant, la fosforilació oxidativa només és factible en condicions aeròbiques i es produeix a la membrana interna dels mitocondris. La fosforilació oxidativa és un procés que produeix un major nombre d'ATP en els organismes aeròbics.
Figura 02: fosforilació oxidativa
Quina diferència hi ha entre la fosforilació a nivell de substrat i la fosforilació oxidativa?
Fosforilació a nivell de substrat versus fosforilació oxidativa |
|
| La fosforilació a nivell de substrat transfereix directament un grup fosfat del substrat (compost fosforilat) a l'ADP per produir ATP. | La fosforilació oxidativa és un procés pel qual l'energia alliberada per l'oxidació química dels nutrients s'utilitza per a la síntesi d'ATP. |
| Energia utilitzada | |
| L'energia es genera a partir d'una reacció acoblada per a aquest procés. | Per a aquest procés s'utilitza l'energia generada a partir de la reacció de la cadena de transport d'electrons. |
| Potencial redox | |
| En la fosforilació a nivell de substrat es genera una petita diferència de potencial redox. | Es genera una gran diferència de potencial redox per impulsar aquesta fosforilació. |
| Condicions | |
| Això es produeix tant en condicions aeròbiques com anaeròbiques. | Això passa en condicions aeròbiques. |
| Oxidació de compostos | |
| Els substrats estan parcialment oxidats. | Els donants d'electrons estan completament oxidats. |
| Ubicacions | |
| La fosforilació al nivell del substrat es produeix al citosol i als mitocondris | La fosforilació oxidativa es produeix als mitocondris. |
| Ocurrència | |
| Això es pot veure a la glucòlisi i al cicle de Krebs. | Això només es produeix durant la cadena de transport d'electrons. |
| Associació amb cadena de transport d'electrons i ATP sintasa | |
| La fosforilació a nivell de substrat no està associada amb la cadena de transport d'electrons o l'ATP sintasa | Això està associat amb la cadena de transport d'electrons i l'ATP sintasa. |
| Implicació d'O2 i NADH | |
| Això no utilitza O2 ni NADH per a la formació d'ATP. | Això fa servir O2 i NADH per produir ATP. |
Resum - Fosforilació a nivell de substrat versus fosforilació oxidativa
La fosforilació a nivell de substrat és un procés que converteix ADP en ATP mitjançant la transferència directa d'un grup fosfat d'un compost fosforilat a ADP. La fosforilació oxidativa utilitza el gradient de protons (H+ gradient de concentració d'ions) generat a la cadena de transport d'electrons per fosforilar ADP en ATP en organismes aeròbics. La fosforilació a nivell de substrat es pot veure a la glucòlisi i al cicle de Krebs. La fosforilació oxidativa es pot veure a la cadena de transport d'electrons. Aquesta és la diferència entre la fosforilació a nivell de substrat i la fosforilació oxidativa.
