Hvad er substratphosphorylering?
Substratphosphorylering, også kaldet substratniveau-phosphorylering, er en biokemisk proces, ved hvilken celler fremstiller adenosintriphosphat (ATP) fra adenosindiphosphat (ADP). Denne proces forekommer i cytoplasmaet og er et vigtigt trin i den metaboliske vej, der kaldes glykolyse. ATP er en kofaktor eller koenzym, hvilket betyder, at selv om det ikke er et protein i sig selv, er det vigtigt i drivreaktioner, overførsel af energi og fungerer som en brændstofskilde for cellen.
For at producere ATP gennem substratphosphorylering skal en uorganisk phosphatgruppe overføres til ADP fra et mere energisk molekyle. Fosfatgruppen består af fire oxygenatomer bundet til et centralt fosforatom og bærer en negativ ladning. Et enzym formidler reaktionen mellem ADP og phosphatforbindelsen. Produkterne fra reaktionen er ATP og en anden forbindelse bestående af brint, ilt og undertiden fosfor. Ved at tage reaktionen som helhed kan vi visualisere ADP, hvor dets to phosphatgrupper omdannes til ATP, et molekyle med tre fosfatgrupper ved tilsætning af en fosfatgruppe fra et andet molekyle.
Substratfosforylering forekommer to gange under glykolyse, en metabolisk vej i flere trin, der er essentiel for levende organismer. Ved glykolyse omdannes sukkerglukosen til den organiske syre pyruvat og ATP. Denne proces er kernen i metabolismen, hvilket tillader organismer at omdanne det sukker, de får fra næringsstoffer, til energi.
Under det tidlige substratphosphoryleringstrin i glykolyse overføres en phosphatgruppe til ADP fra en forbindelse kaldet 1,3-bisphosphoglycerat. De to substrater, ADP og 1,3-bisphosphoglycerat, binder til enzymet phosphoglyceratkinase, som katalyserer reaktionen. ATP og 3-phosphoglycerat produceres.
Det sidste trin i glycolyse involverer også substratphosphorylering. Phosfoenolpyruvat, en højenergifosfatforbindelse, overfører dens phosphatgruppe til ADP gennem enzymet pyruvatkinase. Produkterne er ATP og pyruvat, et molekyle bestående af brint og ilt.
Substratphosphorylering reguleres af eksterne faktorer og forekommer muligvis ikke altid under glykolyse. Når en celle har en stor mængde ATP men lidt ADP, for eksempel, fortsætter reaktionen muligvis ikke, fordi der ikke er nok ADP til at bruge. Tilstedeværelsen af selve ATP kan også hæmme de involverede enzymer.
Hormoner spiller også en rolle i reguleringen af glykolyse. Lavt blodsukkerniveau, også kendt som lavt blodsukker, resulterer i produktionen af glukagon. Dette hormon produceres i bugspytkirtlen og hæver blodsukkeret. Det hæmmer aktiviteten af pyruvatkinase i det sidste glycolysetrin og forhindrer, at substratphosphorylering finder sted.