Differenza principale: fosforilazione a livello di substrato vs fosforilazione ossidativa

La fosforilazione a livello del substrato e la fosforilazione ossidativa sono due tipi di processi di fosforilazione che si verificano all'interno degli organismi viventi. La fosforilazione si riferisce al trasferimento del gruppo fosfato da un composto all'altro. Generalmente, il termine "fosforilazione" è usato per descrivere la formazione di ATP. Gli organismi utilizzano 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 la fosforilazione a livello del substrato e la fosforilazione ossidativa è che la 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 dal 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 la fosforilazione a livello di substrato e la fosforilazione ossidativa – Cenni sulle caratteristiche comuni 4. Qual è la differenza tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa – Confronto delle differenze chiave

Termini chiave: adenosina difosfato (ADP), adenosina trifosfato (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 all'ADP. Può anche aggiungere un gruppo fosfato al guanosina difosfato (PIL) per formare un guanosina trifosfato (GTP). Il gruppo fosfato viene rimosso direttamente da un substrato mediante una reazione accoppiata e trasferito in ADP o GDP. Un esempio di reazione della fosforilazione a livello del substrato è mostrata in figura 1.

Figura 1: fosforilazione a livello di substrato

La fosforilazione a livello del substrato si verifica nella glicolisi e nel ciclo di Krebs. La glicolisi è il primo passo sia della respirazione aerobica che della respirazione anaerobica. Nella glicolisi si verificano due reazioni di fosforilazione a livello del substrato e vengono prodotte quattro molecole di ATP. La fosfoglicerato chinasi e la piruvato chinasi sono i due enzimi coinvolti nella fosforilazione a livello di substrato nella glicolisi. Il ciclo di Krebs si verifica solo nella respirazione aerobica. Nel ciclo di Krebs, la fosforilazione a livello del substrato avviene nella matrice mitocondriale. Anche nel ciclo di Krebs si verificano due reazioni di fosforilazione a livello del substrato. La fosfoenolpiruvato carbossichinasi e il succinato CoA ligasi sono i due enzimi coinvolti nella fosforilazione a livello di substrato nel ciclo di Krebs. Durante il ciclo di Krebs, i 2ATP sono prodotti dalla fosforilazione a livello del substrato. Altro che ATP, 6NADH e 2FADH₂vengono prodotti e i loro potenziali di riduzione vengono 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 avviene 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, vengono nuovamente ossidati nella catena di trasporto degli elettroni. L'energia rilasciata da tali 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 l'ATP sintasi, la citocromo reduttasi, la citocromo C ossidasi e la NADH-Q reduttasi.

Somiglianze tra fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa

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 all'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 del substrato avviene nel citoplasma e nella matrice 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: I gruppi fosfato 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.

Evento

Fosforilazione a livello di substrato: La fosforilazione a livello del substrato avviene nella glicolisi e nel ciclo di Krebs.

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

Ossidazione/riduzione dei coenzimi

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

Fosforilazione ossidativa: NADH⁺ e FADH⁺ si ossidano durante la fosforilazione ossidativa.

Produzione netta di ATP

Fosforilazione a livello di substrato: Durante la fosforilazione a livello del substrato vengono prodotti quattro ATP.

Fosforilazione ossidativa: Durante la fosforilazione ossidativa vengono prodotti 34 ATP.

Potenziale redox

Fosforilazione a livello di substrato: La variazione 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 avviene nella fosforilazione ossidativa.

Conclusione

La fosforilazione a livello del 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 del substrato avviene nella glicolisi e nel ciclo di Krebs. La fosforilazione ossidativa avviene 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 la fosforilazione a livello del substrato e la fosforilazione ossidativa sono i meccanismi 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., Biblioteca nazionale di medicina degli Stati Uniti, 1 gennaio 1970, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Fosforilazione a livello di substrato che genera ATP" di Yikrazuul - Opera propria (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia2. "Catena di trasporto degli elettroni mitocondriale-Etc4" di Fvasconcellos 22:35, 9 settembre 2007 (UTC) - Versione vettoriale di w: Image: Etc4.png di TimVickers, (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia