Differenza chiave: fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa
La fosforilazione è un processo che aggiunge un gruppo fosfato a una molecola organica mediante enzimi specifici. È un meccanismo importante che si verifica nella cellula per trasferire energia o immagazzinare energia sotto forma di legami ad alta energia tra i gruppi fosfato. L'ATP si forma nelle cellule per fosforilazione. Anche altri importanti composti contenenti fosfato vengono sintetizzati mediante fosforilazione. Esistono diversi tipi di fosforilazione. Tra questi, la fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa sono comuni nelle cellule. La differenza chiave tra la fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa è quella nella fosforilazione a livello di substrato, un gruppo fosfato da un composto fosforilato viene trasferito direttamente ad ADP o GDP per formare ATP o GTP senza coinvolgere altre molecole mentre nella fosforilazione ossidativa, nutrienti o sostanze chimiche forniscono il energia per trasferire un gruppo fosfato in ADP e produrre ATP ad alta energia con l'aiuto di un sistema di trasporto di elettroni o H+.
Cos'è la fosforilazione a livello di substrato?
Il trasferimento diretto di un gruppo fosfato da un substrato all'ADP per la formazione di ATP ad alta energia è noto come fosforilazione a livello di substrato. Questa reazione è per lo più catalizzata dalle chinasi enzimatiche. Il donatore del gruppo fosfato dona o trasferisce direttamente un gruppo fosfato all'ADP senza il coinvolgimento di un intermediario tra il donatore e l'ADP. Il gruppo fosfato viene trasferito dalla prima molecola e ricevuto dalla seconda molecola. L'energia rilasciata durante la rottura del gruppo fosfato viene utilizzata per la fosforilazione dell'ADP nella fosforilazione a livello di substrato ed è nota come accoppiamento di reazione. Può essere mostrato dalla seguente equazione.
La glicolisi è l'esempio più comune in cui l'ATP viene sintetizzato tramite la fosforilazione a livello di substrato quando due molecole di fosfoenolo piruvato vengono convertite in due molecole di piruvato dall'enzima piruvato chinasi in condizioni aerobiche o anaerobiche. Inoltre, durante il ciclo di Krebs, gli ATP vengono prodotti tramite la fosforilazione a livello di substrato.
Cos'è la fosforilazione ossidativa?
La fosforilazione ossidativa è un processo che fosforila l'ADP per sintetizzare l'ATP trasferendo gli elettroni lungo la catena di trasporto degli elettroni nella fase finale della respirazione aerobica. Utilizza i portatori di elettroni NADH e l'enzima ATP sintasi per la formazione di ATP. L'energia è prodotta dalle reazioni redox (gradiente protonico) ei fosfati provengono dal pool di fosfati inorganici. La fosforilazione ossidativa necessita di ossigeno molecolare come accettore di elettroni finale. Quindi, la fosforilazione ossidativa è possibile solo in condizioni aerobiche e si verifica nella membrana interna dei mitocondri. La fosforilazione ossidativa è un processo che produce un numero maggiore di ATP negli organismi aerobici.
Figura 02: Fosforilazione ossidativa
Qual è la differenza tra la fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa?
Fosforilazione a livello di substrato vs fosforilazione ossidativa |
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| La fosforilazione a livello di substrato trasferisce direttamente un gruppo fosfato dal substrato (composto fosforilato) all'ADP per produrre ATP. | La fosforilazione ossidativa è un processo mediante il quale l'energia rilasciata dall'ossidazione chimica dei nutrienti viene utilizzata per la sintesi dell'ATP. |
| Energia utilizzata | |
| L'energia viene generata da una reazione accoppiata per questo processo. | L'energia generata dalla reazione della catena di trasporto degli elettroni viene utilizzata per questo processo. |
| Potenziale Redox | |
| Una piccola differenza di potenziale redox viene generata nella fosforilazione a livello di substrato. | Una grande differenza nel potenziale redox viene generata per alimentare questa fosforilazione. |
| Condizioni | |
| Ciò si verifica sia in condizioni aerobiche che anaerobiche. | Ciò si verifica in condizioni aerobiche. |
| Ossidazione dei composti | |
| I substrati sono parzialmente ossidati. | I donatori di elettroni sono completamente ossidati. |
| Località | |
| La fosforilazione a livello del substrato si verifica nel citosol e nei mitocondri | La fosforilazione ossidativa si verifica nei mitocondri. |
| Ricorrenza | |
| Questo può essere visto nella glicolisi e nel ciclo di Krebs. | Ciò si verifica solo durante la catena di trasporto degli elettroni. |
| Associazione con la catena di trasporto degli elettroni e la sintesi dell'ATP | |
| La fosforilazione a livello del substrato non è associata alla catena di trasporto degli elettroni o alla sintasi dell'ATP | Questo è associato alla catena di trasporto degli elettroni e all'ATP sintasi. |
| Coinvolgimento di O2 e NADH | |
| Questo non usa O2 o NADH per la formazione di ATP. | Questo utilizza O2 e NADH per produrre ATP. |
Riepilogo – Fosforilazione a livello di substrato vs fosforilazione ossidativa
La fosforilazione a livello di substrato è un processo che converte l'ADP in ATP mediante trasferimento diretto di un gruppo fosfato da un composto fosforilato all'ADP. La fosforilazione ossidativa utilizza il gradiente protonico (gradiente di concentrazione ionica H+) generato nella catena di trasporto degli elettroni per fosforilare l'ADP in ATP negli organismi aerobici. La fosforilazione a livello di substrato può essere vista nella glicolisi e nel ciclo di Krebs. La fosforilazione ossidativa può essere osservata nella catena di trasporto degli elettroni. Questa è la differenza tra la fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa.
