Anahtar Fark – Substrat Düzeyi Fosforilasyonu ve Oksidatif Fosforilasyon
Fosforilasyon, belirli enzimler tarafından organik bir moleküle bir fosfat grubu ekleyen bir işlemdir. Fosfat grupları arasında yüksek enerji bağları şeklinde enerjiyi aktarmak veya enerji depolamak için hücrede meydana gelen önemli bir mekanizmadır. ATP, hücrelerde fosforilasyon ile oluşur. Fosfat içeren diğer önemli bileşikler de fosforilasyon yoluyla sentezlenir. Farklı fosforilasyon türleri vardır. Bunlar arasında, hücrelerde substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon yaygındır. Substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon arasındaki temel fark, substrat düzeyinde fosforilasyonda, fosforile edilmiş bir bileşikten bir fosfat grubunun, oksidatif fosforilasyonda, besin maddeleri veya kimyasallar sağlarken başka molekülleri içermeden ATP veya GTP oluşturmak için doğrudan ADP veya GDP'ye aktarılmasıdır. bir fosfat grubunu ADP'ye aktarmak ve elektron veya H+ taşıma sistemi yardımıyla yüksek enerjili ATP üretmek için enerji.
Substrat Seviyesi Fosforilasyonu Nedir?
Yüksek enerjili ATP oluşumu için bir fosfat grubunun bir substrattan ADP'ye doğrudan transferi, substrat düzeyinde fosforilasyon olarak bilinir. Bu reaksiyon çoğunlukla enzim kinazlar tarafından katalize edilir. Fosfat grubu donörü, donör ve ADP arasında bir ara maddenin katılımı olmadan doğrudan bir fosfat grubunu ADP'ye bağışlar veya transfer eder. Fosfat grubu birinci molekülden aktarılır ve ikinci molekül tarafından alınır. Fosfat grubunun kırılması sırasında açığa çıkan enerji, substrat düzeyinde fosforilasyonda ADP'nin fosforilasyonu için kullanılır ve reaksiyon eşleşmesi olarak bilinir. Aşağıdaki denklemle gösterilebilir.
Glikoliz, iki fosfoenol piruvat molekülü, aerobik veya anaerobik koşullar altında piruvat kinaz enzimi tarafından iki piruvat molekülüne dönüştürüldüğünde, substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla ATP'nin sentezlendiği en yaygın örnektir. Ayrıca, Krebs döngüsü sırasında, substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla ATP'ler üretilir.
Oksidatif Fosforilasyon Nedir?
Oksidatif fosforilasyon, aerobik solunumun son aşamasında elektron taşıma zinciri boyunca elektronları transfer ederek ATP'yi sentezlemek için ADP'yi fosforile eden bir işlemdir. ATP oluşumu için NADH elektron taşıyıcılarını ve ATP sentaz enzimini kullanır. Enerji redoks reaksiyonlarından (proton gradyanı) üretilir ve fosfatlar inorganik fosfat havuzundan gelir. Oksidatif fosforilasyon, son elektron alıcısı olarak moleküler oksijene ihtiyaç duyar. Bu nedenle, oksidatif fosforilasyon sadece aerobik koşullar altında mümkündür ve mitokondrinin iç zarında meydana gelir. Oksidatif fosforilasyon, aerobik organizmalarda daha fazla sayıda ATP veren bir süreçtir.
Şekil 02: Oksidatif Fosforilasyon
Substrat Düzeyinde Fosforilasyon ve Oksidatif Fosforilasyon arasındaki fark nedir?
Substrat Seviyesi Fosforilasyonu vs Oksidatif Fosforilasyon |
|
| Substrat düzeyinde fosforilasyon, ATP üretmek için bir fosfat grubunu substrattan (fosforile bileşik) ADP'ye doğrudan aktarır. | Oksidatif fosforilasyon, besinlerin kimyasal oksidasyonu ile açığa çıkan enerjinin ATP sentezi için kullanıldığı bir süreçtir. |
| Kullanılan Enerji | |
| Enerji, bu işlem için birleştirilmiş bir reaksiyondan üretilir. | Elektron taşıma zincirinin reaksiyonundan üretilen enerji bu işlem için kullanılır. |
| Redox Potansiyeli | |
| Substrat düzeyinde fosforilasyonda küçük bir redoks potansiyeli farkı üretilir. | Bu fosforilasyonu güçlendirmek için redoks potansiyelinde büyük bir fark üretilir. |
| Koşullar | |
| Bu hem aerobik hem de anaerobik koşullarda gerçekleşir. | Bu, aerobik koşullar altında gerçekleşir. |
| Bileşiklerin Oksitlenmesi | |
| Substratlar kısmen oksitlenmiştir. | Elektron vericileri tamamen oksitlenir. |
| Yerler | |
| Substrat düzeyinde fosforilasyon sitozol ve mitokondride gerçekleşir | Oksidatif fosforilasyon mitokondride gerçekleşir. |
| Olay | |
| Bu, glikoliz ve Krebs döngüsünde görülebilir. | Bu yalnızca elektron taşıma zinciri sırasında gerçekleşir. |
| Elektron Taşıma Zinciri ve ATP Sentezi ile İlişki | |
| Substrat düzeyinde fosforilasyon, elektron taşıma zinciri veya ATP sentaz ile ilişkili değildir | Bu, elektron taşıma zinciri ve ATP sentaz ile ilişkilidir. |
| O2 ve NADH'nin Katılımı | |
| Bu, ATP oluşumu için O2 veya NADH kullanmaz. | Bu, ATP üretmek için O2 ve NADH kullanır. |
Özet – Substrat Düzeyi Fosforilasyonuna Karşı Oksidatif Fosforilasyon
Substrat düzeyinde fosforilasyon, bir fosfat grubunun fosforile edilmiş bir bileşikten ADP'ye doğrudan transferi ile ADP'yi ATP'ye dönüştüren bir işlemdir. Oksidatif fosforilasyon, aerobik organizmalarda ADP'yi ATP'ye fosforile etmek için elektron taşıma zincirinde üretilen proton gradyanını (H+ iyon konsantrasyonu gradyanı) kullanır. Substrat düzeyinde fosforilasyon, glikoliz ve Krebs döngüsünde görülebilir. Elektron taşıma zincirinde oksidatif fosforilasyon görülebilir. Bu, substrat düzeyinde fosforilasyon ile oksidatif fosforilasyon arasındaki farktır.
