Unterschied zwischen der Phosphorylierung des Substratniveaus und der oxidativen Phosphorylierung

Hauptunterschied - Substratpegel Phosphorylierung vs. oxidative Phosphorylierung

Phosphorylierung auf Substratebene und oxidative Phosphorylierung sind zwei Arten von Phosphorylierungsprozessen, die in lebenden Organismen stattfinden. Phosphorylierung bezieht sich auf die Übertragung einer Phosphatgruppe von einer Verbindung zur anderen. Im Allgemeinen wird der Begriff "Phosphorylierung" verwendet, um die Bildung von ATP zu beschreiben. Organismen verbrauchen Energie in Form von ATP. In Eukaryoten ist das Organelle, das ATP produziert, Mitochondrium. Einige der ATPs werden jedoch auch im Zytoplasma produziert. Das Hauptunterschied zwischen Substratlevel Phosphorylierung und oxidativer Phosphorylierung ist das Phosphorylierung auf Substratebene ist eine direkte Phosphorylierung von ADP mit einer Phosphatgruppe unter Verwendung der Energie, die aus einer gekoppelten Reaktion erhalten wird, während oxidative Phosphorylierung die Produktion von ATP aus dem oxidierten NADH und FADH ist₂. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist die Phosphorylierung auf Substratebene?
      - Definition, Prozess, Merkmale
2. Was ist oxidative Phosphorylierung?
      - Definition, Prozess, Merkmale
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen Phosphorylierung auf Substratebene und oxidativer Phosphorylierung?
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen der Phosphorylierung auf Substratebene und der oxidativen Phosphorylierung?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Adenosindiphosphat (ADP), Adenosintriphosphat (ATP), Cytoplasma, Glykolyse, Krebszyklus, Mitochondrien, oxidative Phosphorylierung, Phosphorylierung auf Substratniveau

Was ist die Phosphorylierung auf Substratebene?

Unter Phosphorylierung auf Substratebene versteht man eine Art der Phosphorylierung, bei der eine Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP übertragen wird. Es kann auch eine Phosphatgruppe zu Guanosindiphosphat (GDP) 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 beispielhafte Reaktion der Phosphorylierung auf Substratebene ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Phosphorylierung auf Substratniveau

Die Phosphorylierung auf Substratniveau tritt in der Glykolyse und im Krebszyklus auf. Die Glykolyse ist der erste Schritt sowohl der aeroben als auch der anaeroben Atmung. Bei der Glykolyse finden zwei Phosphorylierungsreaktionen auf Substratebene statt und vier ATP-Moleküle werden produziert. Phosphoglyceratkinase und Pyruvatkinase sind die beiden Enzyme, die an der Phosphorylierung auf Substratebene bei der Glykolyse beteiligt sind. Krebszyklus tritt nur in der aeroben Atmung auf. Im Krebs-Zyklus erfolgt die Phosphorylierung auf Substratebene in der Mitochondrienmatrix. Zwei Phosphorylierungsreaktionen auf Substratebene finden auch im Krebs-Zyklus statt. Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase und Succinat-CoA-Ligase sind die beiden Enzyme, die an der Phosphorylierung auf Substrattebene im Krebs-Zyklus beteiligt sind. Während des Krebs-Zyklus werden 2ATPs durch Phosphorylierung auf Substratebene hergestellt. Andere als ATP, 6NADHs und 2FADH₂s werden erzeugt, und ihre Reduktionspotenziale werden bei der Erzeugung von ATP durch oxidative Phosphorylierung in der aeroben Atmung verwendet.  

Was ist oxidative Phosphorylierung?

Oxidative Phosphorylierung bezieht sich auf eine Art von Phosphorylierung, bei der die aus der Elektronentransportkette freigesetzte Energie zur Erzeugung von ATP verwendet wird. Es ist in der inneren Membran von Mitochondrien in Eukaryoten gefunden. In Prokaryoten findet in der Plasmamembran eine oxidative Phosphorylierung statt. Hochenergiemoleküle wie NADH und FADH₂ Die in der Glykolyse gebildeten Krebs- und Fettsäurezyklen werden in der Elektronentransportkette zurückoxidiert. Die von diesen Molekülen freigesetzte Energie wird bei der Erzeugung von ATP bei der oxidativen Phosphorylierung verwendet. Oxidative Phosphorylierung tritt nur in der aeroben Atmung auf. Es produziert 26 ATP pro Molekül Glukose. Die oxidative Phosphorylierung ist in gezeigt Figur 2.

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 Phosphorylierung auf Substratebene und oxidativer Phosphorylierung

• Sowohl das Substratniveau als auch die oxidative Phosphorylierung fügen ADP eine Phosphatgruppe hinzu.
• Enzyme sind sowohl an der Substratmenge als auch an der oxidativen Phosphorylierung beteiligt.
• In den Mitochondrien können sowohl Substratspiegel als auch oxidative Phosphorylierung auftreten.

Unterschied zwischen der Phosphorylierung des Substratniveaus und der oxidativen Phosphorylierung

Definition

Substratlevel-Phosphorylierung: Unter Phosphorylierung auf Substratebene versteht man eine Art der Phosphorylierung, bei der eine Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP übertragen wird.

Oxidative Phosphorylierung: Oxidative Phosphorylierung bezieht sich auf eine Art von Phosphorylierung, bei der die aus der Elektronentransportkette freigesetzte Energie zur Erzeugung von ATP verwendet wird.

Ort

Substratlevel-Phosphorylierung: Die Phosphorylierung auf Substratebene erfolgt in der Cytoplasma- und Mitochondrienmatrix.

Oxidative Phosphorylierung: Oxidative Phosphorylierung tritt an der inneren Membran von Mitochondrien auf.

Mechanismus

Substratlevel-Phosphorylierung: Eine Phosphatgruppe wird durch eine gekoppelte Reaktion direkt von einem Substrat entfernt und in ADP überführt.

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

Korrelation

Substratlevel-Phosphorylierung: Substratphosphorylierung ist eine direkte Phosphorylierung.

Oxidative Phosphorylierung: Oxidative Phosphorylierung ist eine indirekte Phosphorylierung.

Auftreten

Substratlevel-Phosphorylierung: Die Phosphorylierung auf Substratebene findet im Glykolyse- und Krebszyklus statt.

Oxidative Phosphorylierung: Oxidative Phosphorylierung findet in der Elektronentransportkette statt.

Oxidation / Reduktion von Coenzymen

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

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

Netto-ATP-Produktion

Substratlevel-Phosphorylierung: Während der Phosphorylierung auf Substratebene werden vier ATPs erzeugt.

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

Redoxpotential

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

Oxidative Phosphorylierung: Die Änderung des Redoxpotentials des Substrats liegt mehr in der oxidativen Phosphorylierung.

Oxidationsgrad

Substratlevel-Phosphorylierung: Eine partielle Oxidation des Substrats tritt bei der Phosphorylierung auf Substratebene auf.

Oxidative Phosphorylierung: Bei der oxidativen Phosphorylierung findet eine vollständige Oxidation der Elektronendonoren statt.

Fazit

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. Die Phosphorylierung auf Substratebene findet im Glykolyse- und Krebszyklus statt. 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 liegt in den Mechanismen der ATP-Produktion.

Referenz:

1. „Phosphorylierung auf Substratebene“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 6. Oktober 2017, hier verfügbar.
2.Berg, Jeremy M. "Oxidative Phosphorylierung". Biochemie. 5. Auflage., US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, erhältlich hier.

Bildhöflichkeit:

1. "Phosphorylierung auf Substratebene, die ATP erzeugt" Von Yikrazuul - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. "Mitochondriale Elektronentransportkette-Etc4" Von Fvasconcellos 22:35, 9 September 2007 (UTC) - Vektorversion von w: Image: Etc4.png von TimVickers, (Public Domain) über Commons Wikimedia