Διαφορά μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης

Κύρια διαφορά – Επίπεδο υποστρώματος Φωσφορυλίωση έναντι Οξειδωτικής Φωσφορυλίωσης

Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος και η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι δύο τύποι διαδικασιών φωσφορυλίωσης που συμβαίνουν μέσα σε ζωντανούς οργανισμούς. Η φωσφορυλίωση αναφέρεται στη μεταφορά της φωσφορικής ομάδας από μια ένωση σε μια άλλη. Γενικά, ο όρος «Φωσφορυλίωση» χρησιμοποιείται για να περιγράψει τον σχηματισμό του ΑΤΡ. Οι οργανισμοί χρησιμοποιούν ενέργεια με τη μορφή ATP. Στους ευκαρυώτες, το οργανίδιο που παράγει το ATP είναι το μιτοχόνδριο. Όμως, μερικά από τα ATP παράγονται και μέσα στο κυτταρόπλασμα. Η κύρια διαφορά μεταξύ φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και οξειδωτικής φωσφορυλίωσης είναι ότι η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος είναι μια άμεση φωσφορυλίωση της ADP με μια φωσφορική ομάδα χρησιμοποιώντας την ενέργεια που λαμβάνεται από μια συζευγμένη αντίδραση, ενώ η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι η παραγωγή ATP από τα οξειδωμένα NADH και FADH<>2 .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος
      – Ορισμός, Διαδικασία, Χαρακτηριστικά
2. Τι είναι η Οξειδωτική Φωσφορυλίωση
      – Ορισμός, Διαδικασία, Χαρακτηριστικά
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης
      – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Διφωσφορική αδενοσίνη (ADP), Τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), κυτταρόπλασμα, γλυκόλυση, κύκλος Krebs, μιτοχόνδρια, οξειδωτική φωσφορυλίωση, φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος

Τι είναι η Φωσφορυλίωση Επιπέδου Υποστρώματος

Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος αναφέρεται σε έναν τύπο φωσφορυλίωσης στον οποίο μια φωσφορική ομάδα μεταφέρεται από ένα υπόστρωμα στο ADP. Μπορεί επίσης να προσθέσει μια φωσφορική ομάδα στη διφωσφορική γουανοσίνη (GDP) για να σχηματίσει μια τριφωσφορική γουανοσίνη (GTP). Η φωσφορική ομάδα απομακρύνεται απευθείας από ένα υπόστρωμα με συζευγμένη αντίδραση και μεταφέρεται σε ADP ή GDP. Ένα παράδειγμα αντίδρασης της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος

Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος λαμβάνει χώρα στη γλυκόλυση και στον κύκλο του Krebs. Η γλυκόλυση είναι το πρώτο βήμα τόσο της αερόβιας όσο και της αναερόβιας αναπνοής. Στη γλυκόλυση, συμβαίνουν δύο αντιδράσεις φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και παράγονται τέσσερα μόρια ATP. Η φωσφογλυκερική κινάση και η πυροσταφυλική κινάση είναι τα δύο ένζυμα που εμπλέκονται στη φωσφορυλίωση του επιπέδου του υποστρώματος στη γλυκόλυση. Ο κύκλος του Krebs συμβαίνει μόνο στην αερόβια αναπνοή. Στον κύκλο του Krebs, η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος λαμβάνει χώρα στη μιτοχονδριακή μήτρα. Δύο αντιδράσεις φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος συμβαίνουν επίσης στον κύκλο του Krebs. Η φωσφοενολοπυροσταφυλική καρβοξυκινάση και η ηλεκτρική CoA λιγάση είναι τα δύο ένζυμα που εμπλέκονται στη φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος στον κύκλο του Krebs. Κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs, παράγονται 2ATPs από τη φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος. Εκτός από ATP, 6NADH και 2FADH₂ παράγονται s και οι αναγωγικές τους δυνατότητες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ΑΤΡ με την οξειδωτική φωσφορυλίωση στην αερόβια αναπνοή.

Τι είναι η Οξειδωτική Φωσφορυλίωση

Η οξειδωτική φωσφορυλίωση αναφέρεται σε έναν τύπο φωσφορυλίωσης που χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για την παραγωγή ATP. Βρίσκεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων στους ευκαρυώτες. Στους προκαρυώτες, η οξειδωτική φωσφορυλίωση λαμβάνει χώρα στην πλασματική μεμβράνη. Μόρια υψηλής ενέργειας όπως NADH και FADH₂ που σχηματίζονται στη γλυκόλυση, τον κύκλο του Krebs και τον κύκλο των λιπαρών οξέων, οξειδώνονται πίσω στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από αυτά τα μόρια χρησιμοποιείται για την παραγωγή ΑΤΡ στην οξειδωτική φωσφορυλίωση. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση εμφανίζεται μόνο στην αερόβια αναπνοή. Παράγει 26 ATP ανά μόριο γλυκόζης. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Οξειδωτική φωσφορυλίωση

Τα ένζυμα που εμπλέκονται στην οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι η συνθάση ATP, η αναγωγάση του κυτοχρώματος, η οξειδάση του κυτοχρώματος C και η αναγωγάση NADH-Q.

Ομοιότητες μεταξύ φωσφορυλίωσης επιπέδου υποστρώματος και οξειδωτικής φωσφορυλίωσης

• Τόσο το επίπεδο υποστρώματος όσο και η οξειδωτική φωσφορυλίωση προσθέτουν μια φωσφορική ομάδα στο ADP.
• Τα ένζυμα εμπλέκονται τόσο στο επίπεδο του υποστρώματος όσο και στην οξειδωτική φωσφορυλίωση.
• Τόσο το επίπεδο του υποστρώματος όσο και η οξειδωτική φωσφορυλίωση μπορεί να προκύψουν στα μιτοχόνδρια.

Διαφορά μεταξύ Φωσφορυλίωσης Επιπέδου Υποστρώματος και Οξειδωτικής Φωσφορυλίωσης

Ορισμός

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος αναφέρεται σε έναν τύπο φωσφορυλίωσης στον οποίο μια φωσφορική ομάδα μεταφέρεται από ένα υπόστρωμα στο ADP.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η οξειδωτική φωσφορυλίωση αναφέρεται σε έναν τύπο φωσφορυλίωσης που χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για τη δημιουργία ATP.

Τοποθεσία

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα και τη μήτρα των μιτοχονδρίων.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η οξειδωτική φωσφορυλίωση εμφανίζεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων.

Μηχανισμός

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Μια φωσφορική ομάδα απομακρύνεται απευθείας από ένα υπόστρωμα με μια συζευγμένη αντίδραση και μεταφέρεται σε ADP.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Οι φωσφορικές ομάδες προστίθενται από την ενέργεια που απελευθερώνεται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Συσχετισμός

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Η φωσφορυλίωση του υποστρώματος είναι μια άμεση φωσφορυλίωση.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι μια έμμεση φωσφορυλίωση.

Εμφάνιση

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος λαμβάνει χώρα στον κύκλο της γλυκόλυσης και του Krebs.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η οξειδωτική φωσφορυλίωση εμφανίζεται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Οξείδωση/Αναγωγή συνενζύμων

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Το NAD και το FAD μειώνονται κατά τη διάρκεια της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Το NADH και το FADH οξειδώνονται κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Καθαρή παραγωγή ATP

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Τέσσερα ATP παράγονται κατά τη φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Τριάντα τέσσερα ATP παράγονται κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Δυνατότητα οξειδοαναγωγής

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Η αλλαγή του δυναμικού οξειδοαναγωγής του υποστρώματος είναι μικρότερη στη φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η αλλαγή του δυναμικού οξειδοαναγωγής του υποστρώματος είναι περισσότερο στην οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Επίπεδο οξείδωσης

Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος: Η μερική οξείδωση του υποστρώματος λαμβάνει χώρα σε φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η πλήρης οξείδωση των δοτών ηλεκτρονίων λαμβάνει χώρα στην οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Συμπέρασμα

Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος και η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι δύο μέθοδοι παραγωγής ATP μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς. Το ATP είναι η κύρια μορφή μορίων ενέργειας που χρησιμοποιείται στους κυτταρικούς μηχανισμούς. Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος λαμβάνει χώρα στον κύκλο της γλυκόλυσης και του Krebs. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση εμφανίζεται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος είναι ένας άμεσος τύπος φωσφορυλίωσης στον οποίο μια φωσφορική ομάδα μεταφέρεται απευθείας σε ένα μόριο ADP. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι μια έμμεση μέθοδος φωσφορυλίωσης στην οποία η ενέργεια που απελευθερώνεται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται για την παραγωγή ATP. Η κύρια διαφορά μεταξύ της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης είναι οι μηχανισμοί παραγωγής ΑΤΡ.

Αναφορά:

1. "Φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος." Wikipedia, Ίδρυμα Wikimedia, 6 Οκτ. 2017, Διαθέσιμο εδώ.
2.Berg, Jeremy M. «Oxidative Phosphorylation». Βιοχημεία. 5η έκδοση., U.S. National Library of Medicine, 1 Ιανουαρίου 1970, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Υπόστρωμα σε επίπεδο φωσφορυλίωσης που δημιουργεί ATP» Από τον Yikrazuul – Ίδια εργασία (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia
2. «Mitochondrial electron transport chain—Etc4» Από Fvasconcellos 22:35, 9 Σεπτεμβρίου 2007 (UTC) – Vector έκδοση του w:Image:Etc4.png από τον TimVickers, (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia