Belangrijk verschil - Fosforylering op substraatniveau versus oxidatieve fosforylering
Fosforylering is een proces waarbij een fosfaatgroep door specifieke enzymen aan een organisch molecuul wordt toegevoegd. Het is een belangrijk mechanisme dat in de cel optreedt om energie over te dragen of op te slaan in de vorm van hoogenergetische bindingen tussen fosfaatgroepen. ATP wordt in cellen gevormd door fosforylering. Andere belangrijke fosfaatbevattende verbindingen worden ook gesynthetiseerd door fosforylering. Er zijn verschillende soorten fosforylering. Onder hen zijn fosforylering op substraatniveau en oxidatieve fosforylering gebruikelijk in cellen. Het belangrijkste verschil tussen fosforylering op substraatniveau en oxidatieve fosforylering is dat bij fosforylering op substraatniveau een fosfaatgroep van een gefosforyleerde verbinding direct wordt overgebracht naar ADP of GDP om ATP of GTP te vormen zonder dat er andere moleculen bij betrokken zijn, terwijl bij oxidatieve fosforylering voedingsstoffen of chemicaliën de energie om een fosfaatgroep naar ADP over te brengen en ATP met hoge energie te produceren met behulp van elektronen of een H+ transportsysteem.
Wat is fosforylering op substraatniveau?
Directe overdracht van een fosfaatgroep van een substraat naar ADP voor de vorming van ATP met hoge energie staat bekend als fosforylering op substraatniveau. Deze reactie wordt meestal gekatalyseerd door het enzym kinasen. Fosfaatgroepdonor doneert of draagt rechtstreeks een fosfaatgroep over aan ADP zonder tussenkomst van een intermediair tussen de donor en ADP. De fosfaatgroep wordt overgedragen van het eerste molecuul en ontvangen door het tweede molecuul. De energie die vrijkomt tijdens het breken van de fosfaatgroep wordt gebruikt voor fosforylering van ADP bij fosforylering op substraatniveau, en het staat bekend als reactiekoppeling. Het kan worden aangetoond door de volgende vergelijking.
Glycolyse is het meest voorkomende voorbeeld waarbij ATP wordt gesynthetiseerd via fosforylering op substraatniveau wanneer twee fosfoenolpyruvaatmoleculen worden omgezet in twee pyruvaatmoleculen door pyruvaatkinase-enzym onder aërobe of anaërobe omstandigheden. Bovendien worden tijdens de Krebs-cyclus ATP's geproduceerd via fosforylering op substraatniveau.
Wat is oxidatieve fosforylering?
Oxidatieve fosforylering is een proces dat ADP fosforyleert om ATP te synthetiseren door elektronen over te dragen langs de elektronentransportketen in de laatste fase van de aerobe ademhaling. Het gebruikt NADH-elektronendragers en ATP-synthase-enzym voor de vorming van ATP. De energie wordt geproduceerd uit de redoxreacties (protongradiënt) en de fosfaten komen uit de pool van anorganische fosfaten. Oxidatieve fosforylering heeft moleculaire zuurstof nodig als de uiteindelijke elektronenacceptor. Daarom is oxidatieve fosforylering alleen mogelijk onder aërobe omstandigheden en vindt het plaats in het binnenmembraan van mitochondriën. Oxidatieve fosforylering is een proces dat een hoger aantal ATP in de aërobe organismen oplevert.
Figuur 02: Oxidatieve fosforylering
Wat is het verschil tussen fosforylering op substraatniveau en oxidatieve fosforylering?
Fosforylering op substraatniveau versus oxidatieve fosforylering |
|
| Fosforylering op substraatniveau brengt een fosfaatgroep rechtstreeks over van het substraat (gefosforyleerde verbinding) naar ADP om ATP te produceren. | Oxidatieve fosforylering is een proces waarbij energie die vrijkomt bij chemische oxidatie van voedingsstoffen wordt gebruikt voor de synthese van ATP. |
| Verbruikte energie | |
| Energie wordt opgewekt uit een gekoppelde reactie voor dit proces. | Energie gegenereerd uit de reactie van de elektronentransportketen wordt voor dit proces gebruikt. |
| Redox-potentieel | |
| Er wordt een klein verschil in redoxpotentiaal gegenereerd in fosforylering op substraatniveau. | Er wordt een groot verschil in redoxpotentiaal gegenereerd om deze fosforylering aan te drijven. |
| Voorwaarden | |
| Dit gebeurt onder zowel aerobe als anaerobe omstandigheden. | Dit gebeurt onder aerobe omstandigheden. |
| Oxidisatie van verbindingen | |
| Substraten zijn gedeeltelijk geoxideerd. | Elektronendonoren zijn volledig geoxideerd. |
| Locaties | |
| fosforylering op substraatniveau vindt plaats in het cytosol en de mitochondriën | Oxidatieve fosforylering vindt plaats in de mitochondriën. |
| Voorkomen | |
| Dit is te zien in de glycolyse en de Krebs-cyclus. | Dit gebeurt alleen tijdens de elektronentransportketen. |
| Associatie met elektronentransportketen en ATP-synthase | |
| Fosforylering op substraatniveau is niet geassocieerd met elektronentransportketen of ATP-synthase | Dit wordt geassocieerd met elektronentransportketen en ATP-synthase. |
| Betrokkenheid van O2 en NADH | |
| Dit gebruikt geen O2 of NADH voor de vorming van ATP. | Dit gebruikt O2 en NADH om ATP te produceren. |
Samenvatting – Fosforylering op substraatniveau versus oxidatieve fosforylering
Fosforylering op substraatniveau is een proces dat ADP omzet in ATP door directe overdracht van een fosfaatgroep van een gefosforyleerde verbinding naar ADP. Oxidatieve fosforylering maakt gebruik van een protongradiënt (H+ ionconcentratiegradiënt) gegenereerd in de elektronentransportketen om ADP te fosforyleren tot ATP in aerobe organismen. Fosforylering op substraatniveau is te zien in de glycolyse en de Krebs-cyclus. Oxidatieve fosforylering is te zien in de elektronentransportketen. Dit is het verschil tussen fosforylering op substraatniveau en oxidatieve fosforylering.
