Co je substrátová fosforylace?
Fosforylace substrátu, také nazývaná fosforylace na úrovni substrátu, je biochemický proces, při kterém buňky vytvářejí adenosintrifosfát (ATP) z adenosin difosfátu (ADP). Tento proces se vyskytuje v cytoplazmě a je důležitým krokem v metabolické cestě známé jako glykolýza. ATP je kofaktor nebo koenzym, což znamená, že ačkoli ne samotný protein, je nezbytný při řízení reakcí, přenosu energie a působí jako zdroj paliva pro buňku.
Za účelem produkce ATP prostřednictvím fosforylace substrátu musí být anorganická fosfátová skupina převedena na ADP z energetičtější molekuly. Fosfátová skupina sestává ze čtyř atomů kyslíku navázaných na centrální atom fosforu a nese záporný náboj. Enzym zprostředkuje reakci mezi ADP a fosfátovou sloučeninou. Produkty reakce jsou ATP a další sloučenina sestávající z vodíku, kyslíku a někdy fosforu. Když vezmeme reakci jako celek, můžeme si vizualizovat ADP s jeho dvěma fosfátovými skupinami, které se převádějí na ATP, molekulu se třemi fosfátovými skupinami, přidáním jedné fosfátové skupiny z jiné molekuly.
Fosforylace substrátu se vyskytuje dvakrát během glykolýzy, vícestupňové metabolické dráhy nezbytné pro živé organismy. Při glykolýze se cukrová glukóza přeměňuje na pyruvát organické kyseliny a ATP. Tento proces je jádrem metabolismu a umožňuje organismům transformovat cukr, který získávají z živin, na energii.
Během raného stupně fosforylace substrátu v glykolýze je fosfátová skupina přenesena na ADP ze sloučeniny zvané 1,3-bisfosfoglycerát. Oba substráty, ADP a 1,3-bisfosfoglycerát, se vážou na enzym fosfoglycerát kinázu, která katalyzuje reakci. Produkují se ATP a 3-fosfoglycerát.
Posledním krokem glykolýzy je také fosforylace substrátu. Fosfoenolpyruvát, vysoce energetická fosfátová sloučenina, přenáší svou fosfátovou skupinu na ADP prostřednictvím enzymu pyruvátkinázy. Produkty jsou ATP a pyruvát, molekula skládající se z vodíku a kyslíku.
Fosforylace substrátu je regulována vnějšími faktory a nemusí se vždy vyskytnout během glykolýzy. Pokud má buňka velké množství ATP, ale málo ADP, například reakce nemusí pokračovat, protože není k dispozici dostatek ADP k použití. Přítomnost samotného ATP může také inhibovat zapojené enzymy.
Hormony také hrají roli v regulaci glykolýzy. Nízká hladina glukózy v krvi, známá také jako nízká hladina cukru v krvi, vede k produkci glukagonu. Tento hormon je produkován ve slinivce břišní a zvyšuje hladinu cukru v krvi. Inhibuje aktivitu pyruvát kinázy v posledním glykolýzním kroku a zabraňuje fosforylaci substrátu.