Hauptunterschied – Phosphorylierung auf Substratebene vs. oxidative Phosphorylierung
Phosphorylierung ist ein Prozess, der durch spezifische Enzyme eine Phosphatgruppe in ein organisches Molekül einfügt. Es ist ein wichtiger Mechanismus, der in der Zelle auftritt, um Energie zu übertragen oder Energie in Form von hochenergetischen Bindungen zwischen Phosphatgruppen zu speichern. ATP wird in Zellen durch Phosphorylierung gebildet. Andere wichtige phosphath altige Verbindungen werden ebenfalls durch Phosphorylierung synthetisiert. Es gibt verschiedene Arten der Phosphorylierung. Unter ihnen sind Phosphorylierung auf Substratebene und oxidative Phosphorylierung in Zellen üblich. Der Hauptunterschied zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung besteht darin, dass bei der Phosphorylierung auf Substratebene eine Phosphatgruppe von einer phosphorylierten Verbindung direkt auf ADP oder GDP übertragen wird, um ATP oder GTP zu bilden, ohne andere Moleküle einzubeziehen, während bei der oxidativen Phosphorylierung Nährstoffe oder Chemikalien bereitgestellt werden Energie, um eine Phosphatgruppe auf ADP zu übertragen und hochenergetisches ATP mit Hilfe des Elektronen- oder H+-Transportsystems zu produzieren.
Was ist Phosphorylierung auf Substratebene?
Die direkte Übertragung einer Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP zur Bildung von hochenergetischem ATP ist als Phosphorylierung auf Substratebene bekannt. Diese Reaktion wird hauptsächlich durch die Enzymkinasen katalysiert. Der Phosphatgruppen-Donor spendet oder überträgt direkt eine Phosphatgruppe an ADP ohne Beteiligung eines Zwischenprodukts zwischen dem Donor und ADP. Die Phosphatgruppe wird vom ersten Molekül übertragen und vom zweiten Molekül aufgenommen. Die beim Aufbrechen der Phosphatgruppe freigesetzte Energie wird zur Phosphorylierung von ADP bei der Phosphorylierung auf Substratebene verwendet und ist als Reaktionskopplung bekannt. Dies kann durch die folgende Gleichung gezeigt werden.
Glykolyse ist das häufigste Beispiel, bei dem ATP durch Phosphorylierung auf Substratebene synthetisiert wird, wenn zwei Phosphoenolpyruvatmoleküle durch das Pyruvatkinaseenzym unter aeroben oder anaeroben Bedingungen in zwei Pyruvatmoleküle umgewandelt werden. Darüber hinaus werden während des Krebszyklus ATPs über die Phosphorylierung auf Substratebene produziert.
Was ist oxidative Phosphorylierung?
Oxidative Phosphorylierung ist ein Prozess, der ADP phosphoryliert, um ATP zu synthetisieren, indem Elektronen entlang der Elektronentransportkette in der Endphase der aeroben Atmung übertragen werden. Es verwendet NADH-Elektronenträger und das Enzym ATP-Synthase zur Bildung von ATP. Die Energie wird aus den Redoxreaktionen (Protonengradient) gewonnen und die Phosphate stammen aus dem Pool der anorganischen Phosphate. Die oxidative Phosphorylierung benötigt als letzten Elektronenakzeptor molekularen Sauerstoff. Daher ist eine oxidative Phosphorylierung nur unter aeroben Bedingungen möglich und findet in der inneren Membran von Mitochondrien statt. Die oxidative Phosphorylierung ist ein Prozess, der in den aeroben Organismen zu einer höheren ATP-Zahl führt.
Abbildung 02: Oxidative Phosphorylierung
Was ist der Unterschied zwischen Substratlevel-Phosphorylierung und oxidativer Phosphorylierung?
Phosphorylierung auf Substratebene vs. oxidative Phosphorylierung |
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| Phosphorylierung auf Substratebene überträgt eine Phosphatgruppe direkt vom Substrat (phosphorylierte Verbindung) auf ADP, um ATP zu produzieren. | Oxidative Phosphorylierung ist ein Prozess, bei dem Energie, die durch die chemische Oxidation von Nährstoffen freigesetzt wird, für die Synthese von ATP verwendet wird. |
| Energieverbrauch | |
| Für diesen Prozess wird Energie aus einer gekoppelten Reaktion erzeugt. | Energie, die aus der Reaktion der Elektronentransportkette entsteht, wird für diesen Prozess verwendet. |
| Redoxpotential | |
| Bei der Phosphorylierung auf Substratebene wird ein kleiner Redoxpotentialunterschied erzeugt. | Ein großer Unterschied im Redoxpotential wird erzeugt, um diese Phosphorylierung anzutreiben. |
| Bedingungen | |
| Dies tritt sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen auf. | Dies tritt unter aeroben Bedingungen auf. |
| Oxidation von Verbindungen | |
| Substrate sind teilweise oxidiert. | Elektronendonatoren werden vollständig oxidiert. |
| Standorte | |
| Phosphorylierung auf Substratebene findet im Zytosol und in den Mitochondrien statt | Oxidative Phosphorylierung findet in den Mitochondrien statt. |
| Vorkommen | |
| Dies kann in der Glykolyse und im Krebszyklus gesehen werden. | Dies geschieht nur während der Elektronentransportkette. |
| Assoziation mit Elektronentransportkette und ATP-Synthase | |
| Phosphorylierung auf Substratebene ist nicht mit der Elektronentransportkette oder der ATP-Synthase verbunden | Dies ist mit der Elektronentransportkette und der ATP-Synthase verbunden. |
| Beteiligung von O2 und NADH | |
| Dies verwendet kein O2 oder NADH zur Bildung von ATP. | Dies verwendet O2 und NADH zur Produktion von ATP. |
Zusammenfassung – Phosphorylierung auf Substratebene vs. oxidative Phosphorylierung
Phosphorylierung auf Substratebene ist ein Prozess, der ADP durch direkte Übertragung einer Phosphatgruppe von einer phosphorylierten Verbindung auf ADP in ATP umwandelt. Die oxidative Phosphorylierung verwendet einen Protonengradienten (H+ Ionenkonzentrationsgradient), der in der Elektronentransportkette erzeugt wird, um ADP in aeroben Organismen zu ATP zu phosphorylieren. Die Phosphorylierung auf Substratebene kann in der Glykolyse und im Krebszyklus beobachtet werden. Oxidative Phosphorylierung kann in der Elektronentransportkette gesehen werden. Dies ist der Unterschied zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung.
