تفاوت کلیدی – فسفوریلاسیون سطح بستر در مقابل فسفوریلاسیون اکسیداتیو
فسفوریلاسیون فرآیندی است که یک گروه فسفات را توسط آنزیم های خاص به یک مولکول آلی اضافه می کند. این مکانیسم مهمی است که در سلول برای انتقال انرژی یا ذخیره انرژی در قالب پیوندهای انرژی بالا بین گروه های فسفات رخ می دهد. ATP در سلول ها از طریق فسفوریلاسیون تشکیل می شود. سایر ترکیبات مهم حاوی فسفات نیز توسط فسفوریلاسیون سنتز می شوند. انواع مختلفی از فسفوریلاسیون وجود دارد. در میان آنها، فسفوریلاسیون سطح سوبسترا و فسفوریلاسیون اکسیداتیو در سلول ها رایج است.تفاوت اصلی بین فسفوریلاسیون سطح بستر و فسفوریلاسیون اکسیداتیو در این است که در فسفوریلاسیون سطح بستر، یک گروه فسفات از یک ترکیب فسفریله مستقیماً به ADP یا GDP منتقل می شود تا بدون دخالت مولکول های دیگر ATP یا GTP را تشکیل دهد در حالی که در فسفوریلاسیون اکسیداتیو، مواد مغذی یا مواد شیمیایی را فراهم می کند. انرژی برای انتقال یک گروه فسفات به ADP و تولید ATP با انرژی بالا با کمک الکترون یا سیستم انتقال H+.
فسفوریلاسیون سطح بستر چیست؟
انتقال مستقیم یک گروه فسفات از یک بستر به ADP برای تشکیل ATP با انرژی بالا به عنوان فسفوریلاسیون سطح بستر شناخته می شود. این واکنش بیشتر توسط آنزیم کیناز کاتالیز می شود. اهداکننده گروه فسفات مستقیماً یک گروه فسفات را بدون دخالت واسطه بین اهدا کننده و ADP به ADP اهدا یا انتقال می دهد. گروه فسفات از مولکول اول منتقل و توسط مولکول دوم دریافت می شود.انرژی آزاد شده در هنگام شکستن گروه فسفات برای فسفوریلاسیون ADP در فسفوریلاسیون سطح بستر استفاده می شود و به عنوان جفت واکنش شناخته می شود. می توان آن را با معادله زیر نشان داد.
گلیکولیز رایج ترین مثالی است که در آن ATP از طریق فسفوریلاسیون سطح سوبسترا زمانی که دو مولکول فسفونول پیروات توسط آنزیم پیروات کیناز تحت شرایط هوازی یا بی هوازی به دو مولکول پیروات تبدیل می شوند، سنتز می شود. علاوه بر این، در طول چرخه کربس، ATP ها از طریق فسفوریلاسیون سطح بستر تولید می شوند.
فسفوریلاسیون اکسیداتیو چیست؟
فسفوریلاسیون اکسیداتیو فرآیندی است که ADP را برای سنتز ATP با انتقال الکترون ها در طول زنجیره انتقال الکترون در مرحله نهایی تنفس هوازی فسفریله می کند.از حامل های الکترون NADH و آنزیم سنتاز ATP برای تشکیل ATP استفاده می کند. انرژی از واکنش های ردوکس (شیب پروتون) تولید می شود و فسفات ها از مجموعه ای از فسفات های معدنی به دست می آیند. فسفوریلاسیون اکسیداتیو به اکسیژن مولکولی به عنوان گیرنده الکترون نهایی نیاز دارد. از این رو، فسفوریلاسیون اکسیداتیو فقط در شرایط هوازی امکان پذیر است و در غشای داخلی میتوکندری رخ می دهد. فسفوریلاسیون اکسیداتیو فرآیندی است که تعداد بیشتری ATP در موجودات هوازی ایجاد می کند.
شکل 02: فسفوریلاسیون اکسیداتیو
تفاوت بین فسفوریلاسیون سطح بستر و فسفوریلاسیون اکسیداتیو چیست؟
فسفوریلاسیون سطح بستر در مقابل فسفوریلاسیون اکسیداتیو |
|
| فسفوریلاسیون سطح سوبسترا مستقیماً یک گروه فسفات را از بستر (ترکیب فسفریله شده) به ADP برای تولید ATP منتقل می کند. | فسفوریلاسیون اکسیداتیو فرآیندی است که در آن انرژی آزاد شده توسط اکسیداسیون شیمیایی مواد مغذی برای سنتز ATP استفاده می شود. |
| انرژی استفاده شده | |
| انرژی از یک واکنش جفت شده برای این فرآیند تولید می شود. | انرژی تولید شده از واکنش زنجیره انتقال الکترون برای این فرآیند استفاده می شود. |
| پتانسیل ردوکس | |
| تفاوت کوچک پتانسیل ردوکس در فسفوریلاسیون سطح بستر ایجاد می شود. | تفاوت زیادی در پتانسیل ردوکس ایجاد می شود تا این فسفوریلاسیون را تقویت کند. |
| شرایط | |
| این در هر دو شرایط هوازی و بی هوازی رخ می دهد. | این در شرایط هوازی رخ می دهد. |
| اکسیداسیون ترکیبات | |
| سوبستراها تا حدی اکسید شده اند. | اهداکنندگان الکترون کاملاً اکسید شده اند. |
| موقعیت‌ها | |
| فسفوریلاسیون سطح سوبسترا در سیتوزول و میتوکندری رخ می دهد | فسفوریلاسیون اکسیداتیو در میتوکندری رخ می دهد. |
| رویداد | |
| این را می توان در گلیکولیز و چرخه کربس مشاهده کرد. | این فقط در طول زنجیره انتقال الکترون رخ می دهد. |
| ارتباط با زنجیره انتقال الکترون و ATP سنتاز | |
| فسفوریلاسیون سطح سوبسترا با زنجیره انتقال الکترون یا سنتاز ATP مرتبط نیست | این با زنجیره انتقال الکترون و سنتاز ATP مرتبط است. |
| درگیری O2 و NADH | |
| این از O2 یا NADH برای تشکیل ATP استفاده نمی کند. | این از O2 و NADH برای تولید ATP استفاده می کند. |
خلاصه - فسفوریلاسیون سطح بستر در مقابل فسفوریلاسیون اکسیداتیو
فسفوریلاسیون سطح سوبسترا فرآیندی است که ADP را با انتقال مستقیم یک گروه فسفات از یک ترکیب فسفریله به ADP به ATP تبدیل می کند.فسفوریلاسیون اکسیداتیو از گرادیان پروتون (H+ گرادیان غلظت یون) تولید شده در زنجیره انتقال الکترون برای فسفریله کردن ADP به ATP در موجودات هوازی استفاده می کند. فسفوریلاسیون سطح بستر را می توان در گلیکولیز و چرخه کربس مشاهده کرد. فسفوریلاسیون اکسیداتیو را می توان در زنجیره انتقال الکترون مشاهده کرد. این تفاوت بین فسفوریلاسیون سطح سوبسترا و فسفوریلاسیون اکسیداتیو است.
