Co je fosforylace na úrovni substrátu?
Fosforylace na substrátové úrovni zahrnuje určité chemické reakce, které se vyskytují v lidských buňkách během glykolýzy, přeměna glukózy vedoucí k produkci dvou molekul s vysokou energií, označovaných jako adenosintrifosfát (ATP). Toho je dosaženo chemickým přenosem fosfátové skupiny z každé ze dvou molekul fosfoenolpyruvátu (PEP), čímž se vytvoří ADP, který se pak transformuje na ATP. Kromě ATP poskytuje glykolýza také dvě molekuly nikotinamidadenin dinukleotidu (NADH) v redukované formě a pyruvát, který je zařazen do další fáze buněčného dýchání.
ATP je hlavní molekula energie používaná buňkami, která řídí všechny procesy, které se v ní vyskytují, přičemž fosforylace na úrovni substrátu má malou, i když důležitou roli a ve skutečnosti je jedním ze dvou způsobů, jak se ATP produkuje z ADP u lidí. Oxidační fosforylace je další mechanismus nezbytný pro výrobu energie, z nichž většina se děje uvnitř mitochondrie buňky. Mitochondrie je často označována jako powerhouse buňky, organelle, ve které se vyskytují všechny fáze buněčného dýchání, s výjimkou glykolýzy. Všechny kroky v glykolýze, včetně fosforylace na úrovni substrátu, probíhají v buněčném cytosolu, tekutině obsahující všechny buněčné komponenty, jako je jádro a ribozomy.
Buněčné dýchání u lidí nastává aerobně a sestává ze čtyř fází reakcí, díky nimž je jídlo přeměněno na ATP. Glykolýza je začátek procesu, při kterém je posledním krokem fosforylace na úrovni substrátu. Dále se pyruvát z glykolýzy použije k vytvoření acetyl koenzymu A, ze kterého se uvolňuje odpadní oxid uhličitý. S Krebsovým cyklem se část koenzymu používá k výrobě další chemické látky zvané citrát, více oxidu uhličitého se uvolňuje jako ATP, NADH a další energeticky výnosná molekula označovaná jako dininukleotid flavin adeninu (FADH2) jsou také konečnými produkty. Posledním z těchto stupňů je transportní řetězec elektronů a chemiosmóza, pomocí které se energie odebraná z glukózy, NADH a FADH2 používá k pohybu vodíkových iontů přes membránu mitochondrie a také k produkci více ATP.
Pyruvát kináza je enzym zodpovědný za katalyzování fosforylace na úrovni substrátu. Jiné chemické reakce glykolýzy a následné buněčné respirační fáze zahrnují působení určitého enzymu, proteinu nezbytného pro řízení rychlosti reakcí, což je velmi důležité pro splnění energetických požadavků lidského těla, protože spotřebování veškerého času trvá jen minutu k dispozici ATP. Po dokončení reakce je enzym recyklován a znovu použit.