Differenza tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa

Differenza principale - Fosforilazione a livello di substrato vs fosforilazione ossidativa

La fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa sono due tipi di processi di fosforilazione che avvengono all'interno degli organismi viventi. La fosforilazione si riferisce al trasferimento del gruppo fosfato da un composto all'altro. In generale, il termine "fosforilazione" è usato per descrivere la formazione di ATP. Gli organismi usano l'energia sotto forma di ATP. Negli eucarioti, l'organello che produce ATP è il mitocondrio. Ma alcuni degli ATP sono prodotti anche all'interno del citoplasma. Il differenza principale tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa fosforilazione a livello di substrato è una fosforilazione diretta di ADP con un gruppo fosfato utilizzando l'energia ottenuta da una reazione accoppiata mentre la fosforilazione ossidativa è la produzione di ATP dal NADH ossidato e FADH₂. 

Aree chiave coperte

1. Che cos'è la fosforilazione a livello di substrato
      - Definizione, processo, caratteristiche
2. Cos'è la fosforilazione ossidativa
      - Definizione, processo, caratteristiche
3. Quali sono le somiglianze tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa
      - Profilo delle caratteristiche comuni
4. Qual è la differenza tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Adenosina difosfato (ADP), trifosfato di adenosina (ATP), citoplasma, glicolisi, ciclo di Krebs, mitocondri, fosforilazione ossidativa, fosforilazione a livello di substrato

Che cos'è la fosforilazione a livello di substrato

La fosforilazione a livello di substrato si riferisce a un tipo di fosforilazione in cui un gruppo fosfato viene trasferito da un substrato ad ADP. Può anche aggiungere un gruppo fosfato a guanosina difosfato (PIL) al fine di formare un guanosina trifosfato (GTP). Il gruppo fosfato viene rimosso direttamente da un substrato mediante una reazione accoppiata e trasferito in ADP o GDP. Viene mostrata una reazione di esempio della fosforilazione a livello del substrato Figura 1.

Figura 1: fosforilazione a livello di substrato

La fosforilazione a livello di substrato si verifica nella glicolisi e nel ciclo di Krebs. La glicolisi è il primo passo della respirazione aerobica e della respirazione anaerobica. Nella glicolisi si verificano due reazioni di fosforilazione a livello di substrato e vengono prodotte quattro molecole di ATP. Phosphoglycerate chinasi e piruvato chinasi sono i due enzimi che sono coinvolti nella fosforilazione a livello di substrato nella glicolisi. Il ciclo di Krebs si verifica solo durante la respirazione aerobica. Nel ciclo di Krebs, la fosforilazione a livello di substrato si verifica nella matrice mitocondriale. Due reazioni di fosforilazione a livello di substrato si verificano anche nel ciclo di Krebs. Il fosfoenolpiruvato carbossichinasi e il succinato CoA ligasi sono i due enzimi coinvolti nella fosforilazione a livello del substrato nel ciclo di Krebs. Durante il ciclo di Krebs, le 2ATP sono prodotte dalla fosforilazione a livello del substrato. Altro che ATP, 6NADH e 2FADH₂s sono prodotti e i loro potenziali di riduzione sono utilizzati nella generazione di ATP dalla fosforilazione ossidativa nella respirazione aerobica.  

Cos'è la fosforilazione ossidativa

La fosforilazione ossidativa si riferisce a un tipo di fosforilazione che utilizza l'energia rilasciata dalla catena di trasporto degli elettroni per generare ATP. Si trova nella membrana interna dei mitocondri negli eucarioti. Nei procarioti, la fosforilazione ossidativa si verifica nella membrana plasmatica. Molecole ad alta energia come NADH e FADH₂ che si formano nella glicolisi, nel ciclo di Krebs e nel ciclo degli acidi grassi, sono ossidati nella catena di trasporto degli elettroni. L'energia rilasciata da quelle molecole viene utilizzata nella generazione di ATP nella fosforilazione ossidativa. La fosforilazione ossidativa si verifica solo nella respirazione aerobica. Produce 26 ATP per una molecola di glucosio. La fosforilazione ossidativa è mostrata in figura 2.

Figura 2: fosforilazione ossidativa

Gli enzimi coinvolti nella fosforilazione ossidativa sono ATP sintasi, citocromo reduttasi, citocromo C ossidasi e NADH-Q reduttasi. 

Somiglianze tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa

• Sia il livello di substrato che la fosforilazione ossidativa aggiungono un gruppo fosfato all'ADP.
• Gli enzimi sono coinvolti sia a livello di substrato che a fosforilazione ossidativa.
• Sia il livello del substrato che la fosforilazione ossidativa possono verificarsi nei mitocondri.

Differenza tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa

Definizione

Fosforilazione a livello di substrato: La fosforilazione a livello di substrato si riferisce a un tipo di fosforilazione in cui un gruppo fosfato viene trasferito da un substrato ad ADP.

Fosforilazione ossidativa: La fosforilazione ossidativa si riferisce a un tipo di fosforilazione che utilizza l'energia rilasciata dalla catena di trasporto degli elettroni per generare ATP.

Posizione

Fosforilazione a livello di substrato: La fosforilazione a livello di substrato si verifica nella matrice del citoplasma e dei mitocondri.

Fosforilazione ossidativa: La fosforilazione ossidativa si verifica sulla membrana interna dei mitocondri.

Meccanismo

Fosforilazione a livello di substrato: Un gruppo fosfato viene rimosso direttamente da un substrato mediante una reazione accoppiata e trasferito in ADP.

Fosforilazione ossidativa: Gruppi di fosfati vengono aggiunti dall'energia rilasciata nella catena di trasporto degli elettroni.

Correlazione

Fosforilazione a livello di substrato: La fosforilazione del substrato è una fosforilazione diretta.

Fosforilazione ossidativa: La fosforilazione ossidativa è una fosforilazione indiretta.

avvenimento

Fosforilazione a livello di substrato: La fosforilazione a livello di substrato si verifica nel ciclo di glicolisi e di Krebs.

Fosforilazione ossidativa: La fosforilazione ossidativa si verifica nella catena di trasporto degli elettroni.

Ossidazione / riduzione dei coenzimi

Fosforilazione a livello di substrato: NAD e FAD sono ridotti durante la fosforilazione a livello del substrato.

Fosforilazione ossidativa: NADH⁺ e FADH⁺ sono ossidati durante la fosforilazione ossidativa.

Produzione di ATP netto

Fosforilazione a livello di substrato: Quattro ATP vengono prodotti durante la fosforilazione a livello del substrato.

Fosforilazione ossidativa: Trentaquattro ATP sono prodotti durante la fosforilazione ossidativa.

Potenziale di Redox

Fosforilazione a livello di substrato: Il cambiamento del potenziale redox del substrato è minore nella fosforilazione a livello del substrato.

Fosforilazione ossidativa: Il cambiamento del potenziale redox del substrato è più nella fosforilazione ossidativa.

Livello di ossidazione

Fosforilazione a livello di substrato: L'ossidazione parziale del substrato si verifica nella fosforilazione a livello del substrato.

Fosforilazione ossidativa: L'ossidazione completa dei donatori di elettroni si verifica nella fosforilazione ossidativa.

Conclusione

La fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa sono due metodi per generare ATP all'interno degli organismi viventi. L'ATP è la principale forma di molecole energetiche utilizzate nei meccanismi cellulari. La fosforilazione a livello di substrato si verifica nel ciclo di glicolisi e di Krebs. La fosforilazione ossidativa si verifica nella catena di trasporto degli elettroni. La fosforilazione a livello di substrato è un tipo diretto di fosforilazione in cui un gruppo fosfato viene trasferito direttamente a una molecola di ADP. La fosforilazione ossidativa è un metodo indiretto di fosforilazione in cui l'energia liberata nella catena di trasporto degli elettroni viene utilizzata per generare ATP. La principale differenza tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa è il meccanismo di produzione di ATP.

Riferimento:

1. "Fosforilazione a livello di substrato". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 6 ottobre 2017, disponibile qui.
2.Berg, Jeremy M. "Fosforilazione ossidativa." Biochimica. 5a edizione., U.S. National Library of Medicine, 1 gennaio 1970, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Fosforilazione a livello di substrato che genera ATP" Di Yikrazuul - Opera propria (dominio pubblico) via Commons Wikimedia
2. "Catena di trasporto degli elettroni mitocondriale-Etc4" di Fvasconcellos 22:35, 9 settembre 2007 (UTC) - Versione vettoriale di w: Immagine: Etc4.png di TimVickers, (Dominio pubblico) via Commons Wikimedia