Peamine erinevus – substraadi tasemel fosforüülimine vs oksüdatiivne fosforüülimine
Fosforüülimine on protsess, mis lisab orgaanilisse molekuli fosfaatrühma spetsiifiliste ensüümide toimel. See on oluline mehhanism, mis rakus tekib energia ülekandmiseks või energia salvestamiseks kõrge energiaga sidemete kujul fosfaatrühmade vahel. ATP moodustub rakkudes fosforüülimise teel. Fosforüülimise teel sünteesitakse ka teisi olulisi fosfaate sisaldavaid ühendeid. Fosforüülimist on erinevat tüüpi. Nende hulgas on rakkudes levinud substraadi taseme fosforüülimine ja oksüdatiivne fosforüülimine. Peamine erinevus substraadi tasemel fosforüülimise ja oksüdatiivse fosforüülimise vahel on see, et substraadi tasemel fosforüülimisel kantakse fosforüülitud ühendi fosfaatrühm otse ADP-sse või GDP-sse, et moodustada ATP või GTP ilma teisi molekule kaasamata, samal ajal kui oksüdatiivses fosforüülimises tagavad toitained või kemikaalid. energiat fosfaatrühma ülekandmiseks ADP-le ja suure energiaga ATP tootmiseks elektronide või H+ transpordisüsteemi abil.
Mis on substraadi tasemel fosforüülimine?
Fosfaatrühma otsest ülekandmist substraadilt ADP-le kõrge energiasisaldusega ATP moodustamiseks nimetatakse substraadi tasemel fosforüülimiseks. Seda reaktsiooni katalüüsivad enamasti ensüümkinaasid. Fosfaadirühma doonor annetab või kannab fosfaatrühma otse ADP-le ilma doonori ja ADP vahelist vaheühendit kaasamata. Fosfaatrühm kantakse üle esimesest molekulist ja võetakse vastu teise molekuli poolt. Fosfaatrühma purunemisel vabanevat energiat kasutatakse ADP fosforüülimiseks substraadi tasemel fosforüülimisel ja seda nimetatakse reaktsiooni sidestamiseks. Seda saab näidata järgmise võrrandiga.
Glükolüüs on levinuim näide, kus ATP sünteesitakse substraadi tasemel fosforüülimise teel, kui kaks fosfoenoolpüruvaadi molekuli muudetakse püruvaatkinaasi ensüümi toimel aeroobsetes või anaeroobsetes tingimustes kaheks püruvaadi molekuliks. Lisaks toodetakse Krebsi tsükli ajal ATP-sid substraadi tasemel fosforüülimise teel.
Mis on oksüdatiivne fosforüülimine?
Oksüdatiivne fosforüülimine on protsess, mis fosforüülib ADP-d, et sünteesida ATP, kandes aeroobse hingamise viimases etapis elektrone mööda elektronide transpordiahelat. See kasutab ATP moodustamiseks NADH elektronkandjaid ja ATP süntaasi ensüümi. Energia toodetakse redoksreaktsioonidest (prootoni gradient) ja fosfaadid pärinevad anorgaaniliste fosfaatide kogumist. Oksüdatiivne fosforüülimine vajab lõpliku elektroni aktseptorina molekulaarset hapnikku. Seega on oksüdatiivne fosforüülimine teostatav ainult aeroobsetes tingimustes ja see toimub mitokondrite sisemembraanis. Oksüdatiivne fosforüülimine on protsess, mis annab aeroobsetes organismides suurema hulga ATP-sid.
Joonis 02: Oksüdatiivne fosforüülimine
Mis vahe on substraadi tasemel fosforüülimisel ja oksüdatiivsel fosforüülimisel?
Substraadi tasemel fosforüülimine vs oksüdatiivne fosforüülimine |
|
| Substraadi tasemel fosforüülimine kannab fosfaatrühma otse substraadist (fosforüülitud ühend) ADP-sse, et toota ATP-d. | Oksüdatiivne fosforüülimine on protsess, mille käigus toitainete keemilisel oksüdatsioonil vabanevat energiat kasutatakse ATP sünteesiks. |
| Kasutatud energia | |
| Selle protsessi jaoks genereeritakse energiat sidereaktsioonist. | Selleks protsessiks kasutatakse elektronide transpordiahela reaktsioonil tekkivat energiat. |
| Redoksipotentsiaal | |
| Substraadi taseme fosforüülimisel tekib väike redokspotentsiaali erinevus. | Selle fosforüülimise käivitamiseks tekib suur erinevus redokspotentsiaalis. |
| Tingimused | |
| See juhtub nii aeroobsetes kui anaeroobsetes tingimustes. | See juhtub aeroobsetes tingimustes. |
| Ühendite oksüdeerimine | |
| Substraadid on osaliselt oksüdeerunud. | Elektronidoonorid on täielikult oksüdeerunud. |
| Asukohad | |
| Substraadi tasemel fosforüülimine toimub tsütosoolis ja mitokondrites | Oksüdatiivne fosforüülimine toimub mitokondrites. |
| Esinemine | |
| Seda võib näha glükolüüsis ja Krebsi tsüklis. | See toimub ainult elektronide transpordiahela ajal. |
| Assotsiatsioon elektronide transpordiahela ja ATP süntaasiga | |
| Substraadi tasemel fosforüülimine ei ole seotud elektronide transpordiahela ega ATP süntaasiga | Seda seostatakse elektronide transpordiahela ja ATP süntaasiga. |
| O2 ja NADH kaasamine | |
| See ei kasuta O2 ega NADH-d ATP moodustamiseks. | See kasutab ATP tootmiseks O2 ja NADH. |
Kokkuvõte – substraadi tasemel fosforüülimine vs oksüdatiivne fosforüülimine
Substraadi tasemel fosforüülimine on protsess, mis muudab ADP ATP-ks fosfaatrühma otsese ülekandmise teel fosforüülitud ühendist ADP-sse. Oksüdatiivne fosforüülimine kasutab prootoni gradienti (H+ ioonide kontsentratsiooni gradienti), mis on genereeritud elektronide transpordiahelas, et fosforüülida ADP aeroobsetes organismides ATP-ks. Substraadi tasemel fosforüülimist võib näha glükolüüsis ja Krebsi tsüklis. Elektronide transpordiahelas võib näha oksüdatiivset fosforüülimist. See on erinevus substraadi tasemel fosforüülimise ja oksüdatiivse fosforüülimise vahel.
