Hauptunterschied – Phosphorylierung auf Substratebene vs. oxidative Phosphorylierung

Die Phosphorylierung auf Substratebene und die oxidative Phosphorylierung sind zwei Arten von Phosphorylierungsprozessen, die in lebenden Organismen auftreten. Phosphorylierung bezieht sich auf die Übertragung einer Phosphatgruppe von einer Verbindung auf eine andere. Im Allgemeinen wird der Begriff „Phosphorylierung“ verwendet, um die Bildung von ATP zu beschreiben. Organismen nutzen Energie in Form von ATP. In Eukaryoten ist die ATP-produzierende Organelle das Mitochondrium. Einige der ATPs werden jedoch auch im Zytoplasma produziert. Die Hauptunterschied zwischen Substrat-Level-Phosphorylierung und oxidativer Phosphorylierung ist, dass Die Phosphorylierung auf Substratebene ist eine direkte Phosphorylierung von ADP mit einer Phosphatgruppe unter Verwendung der Energie, die aus einer gekoppelten Reaktion gewonnen wird, während die oxidative Phosphorylierung die Produktion von ATP aus dem oxidierten NADH und FADH. ist₂.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist Substrat-Level-Phosphorylierung? – Definition, Prozess, Eigenschaften 2. Was ist oxidative Phosphorylierung? – Definition, Prozess, Eigenschaften 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Adenosindiphosphat (ADP), Adenosintriphosphat (ATP), Zytoplasma, Glykolyse, Krebs-Zyklus, Mitochondrien, oxidative Phosphorylierung, Phosphorylierung auf Substratebene

Was ist Phosphorylierung auf Substratebene?

Die Phosphorylierung auf Substratebene bezieht sich auf eine Art der Phosphorylierung, bei der eine Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP übertragen wird. Es kann auch Guanosindiphosphat (GDP) eine Phosphatgruppe hinzufügen, um ein Guanosintriphosphat (GTP) zu bilden. Die Phosphatgruppe wird durch eine gekoppelte Reaktion direkt von einem Substrat entfernt und in ADP oder GDP übertragen. Eine Beispielreaktion der Phosphorylierung auf Substratebene ist in Abbildung 1 gezeigt.

Abbildung 1: Phosphorylierung auf Substratebene

Phosphorylierung auf Substratebene tritt in der Glykolyse und im Krebs-Zyklus auf. Die Glykolyse ist der erste Schritt sowohl der aeroben als auch der anaeroben Atmung. Bei der Glykolyse treten zwei Phosphorylierungsreaktionen auf Substratebene auf und vier ATP-Moleküle werden produziert. Phosphoglyceratkinase und Pyruvatkinase sind die beiden Enzyme, die an der Phosphorylierung auf Substratebene bei der Glykolyse beteiligt sind. Der Krebszyklus tritt nur bei der aeroben Atmung auf. Im Krebs-Zyklus findet eine Phosphorylierung auf Substratebene in der mitochondrialen Matrix statt. Auch im Krebs-Zyklus treten zwei Phosphorylierungsreaktionen auf Substratebene auf. Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase und Succinat-CoA-Ligase sind die beiden Enzyme, die an der Phosphorylierung auf Substratebene im Krebs-Zyklus beteiligt sind. Während des Krebs-Zyklus werden 2ATPs durch Phosphorylierung auf Substratebene produziert. Außer ATP, 6NADHs und 2FADH₂s produziert und deren Reduktionspotentiale bei der Bildung von ATP durch die oxidative Phosphorylierung bei der aeroben Atmung genutzt werden.

Was ist oxidative Phosphorylierung?

Oxidative Phosphorylierung bezieht sich auf eine Art der Phosphorylierung, die die von der Elektronentransportkette freigesetzte Energie nutzt, um ATP zu erzeugen. Es kommt in der inneren Membran der Mitochondrien in Eukaryoten vor. Bei Prokaryonten findet eine oxidative Phosphorylierung in der Plasmamembran statt. Hochenergetische Moleküle wie NADH und FADH₂ die in der Glykolyse, dem Krebs-Zyklus und dem Fettsäure-Zyklus gebildet werden, werden in der Elektronentransportkette zurückoxidiert. Die von diesen Molekülen freigesetzte Energie wird bei der Bildung von ATP bei der oxidativen Phosphorylierung verwendet. Oxidative Phosphorylierung findet nur bei der aeroben Atmung statt. Es produziert 26 ATP pro Glukosemolekül. Die oxidative Phosphorylierung ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Oxidative Phosphorylierung

Die an der oxidativen Phosphorylierung beteiligten Enzyme sind ATP-Synthase, Cytochrom-Reduktase, Cytochrom-C-Oxidase und NADH-Q-Reduktase.

Ähnlichkeiten zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung

Unterschied zwischen Phosphorylierung auf Substratebene und oxidativer Phosphorylierung

Definition

Phosphorylierung auf Substratebene: Die Phosphorylierung auf Substratebene bezieht sich auf eine Art der Phosphorylierung, bei der eine Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP übertragen wird.

Oxidative Phosphorylierung: Oxidative Phosphorylierung bezieht sich auf eine Art der Phosphorylierung, die die von der Elektronentransportkette freigesetzte Energie nutzt, um ATP zu erzeugen.

Standort

Phosphorylierung auf Substratebene: Die Phosphorylierung auf Substratebene findet im Zytoplasma und in der Mitochondrienmatrix statt.

Oxidative Phosphorylierung: An der inneren Membran der Mitochondrien findet eine oxidative Phosphorylierung statt.

Mechanismus

Phosphorylierung auf Substratebene: Eine Phosphatgruppe wird durch eine gekoppelte Reaktion direkt von einem Substrat entfernt und in ADP übertragen.

Oxidative Phosphorylierung: Phosphatgruppen werden aus der in der Elektronentransportkette freigesetzten Energie hinzugefügt.

Korrelation

Phosphorylierung auf Substratebene: Die Substratphosphorylierung ist eine direkte Phosphorylierung.

Oxidative Phosphorylierung: Die oxidative Phosphorylierung ist eine indirekte Phosphorylierung.

Auftreten

Phosphorylierung auf Substratebene: Die Phosphorylierung auf Substratebene tritt in der Glykolyse und im Krebs-Zyklus auf.

Oxidative Phosphorylierung: Oxidative Phosphorylierung findet in der Elektronentransportkette statt.

Oxidation/Reduktion von Coenzymen

Phosphorylierung auf Substratebene: NAD und FAD werden während der Phosphorylierung auf Substratebene reduziert.

Oxidative Phosphorylierung: NADH⁺ und FADH⁺ werden bei der oxidativen Phosphorylierung oxidiert.

Netto-ATP-Produktion

Phosphorylierung auf Substratebene: Während der Phosphorylierung auf Substratebene werden vier ATPs produziert.

Oxidative Phosphorylierung: Während der oxidativen Phosphorylierung werden 34 ATPs produziert.

Redoxpotential

Phosphorylierung auf Substratebene: Die Änderung des Redoxpotentials des Substrats ist bei der Phosphorylierung auf Substratebene geringer.

Oxidative Phosphorylierung: Die Änderung des Redoxpotentials des Substrats erfolgt eher bei der oxidativen Phosphorylierung.

Oxidationsgrad

Phosphorylierung auf Substratebene: Eine teilweise Oxidation des Substrats tritt bei der Phosphorylierung auf Substratebene auf.

Oxidative Phosphorylierung: Bei der oxidativen Phosphorylierung kommt es zur vollständigen Oxidation der Elektronendonatoren.

Abschluss

Die Phosphorylierung auf Substratebene und die oxidative Phosphorylierung sind zwei Methoden zur Erzeugung von ATP in lebenden Organismen. ATP ist die Hauptform von Energiemolekülen, die in zellulären Mechanismen verwendet werden. Phosphorylierung auf Substratebene tritt in der Glykolyse und im Krebs-Zyklus auf. Oxidative Phosphorylierung findet in der Elektronentransportkette statt. Die Phosphorylierung auf Substratebene ist eine direkte Art der Phosphorylierung, bei der eine Phosphatgruppe direkt auf ein ADP-Molekül übertragen wird. Die oxidative Phosphorylierung ist eine indirekte Methode der Phosphorylierung, bei der die in der Elektronentransportkette freigesetzte Energie zur Erzeugung von ATP verwendet wird. Der Hauptunterschied zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung besteht in den Mechanismen der ATP-Produktion.

Referenz:

1. „Substrat-Level-Phosphorylierung.“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 6. Oktober 2017, hier verfügbar.2.Berg, Jeremy M. „Oxidative Phosphorylation“. Biochemie. 5. Auflage., U.S. National Library of Medicine, 1. Januar 1970, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Substrat-Level-Phosphorylierung zur Erzeugung von ATP“ Von Yikrazuul – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „Mitochondriale Elektronentransportkette-Etc4“ Von Fvasconcellos 22:35, 9. September 2007 (UTC) – Vektorversion von w:Image:Etc4.png von TimVickers, (Public Domain) über Commons Wikimedia