Hvad er substratphosphorylering?
Substratphosphorylering, også kaldet phosphorylering på substratniveau, er en biokemisk proces, hvormed celler fremstiller adenosintriphosphat (ATP) fra adenosindiphosphat (ADP). Denne proces forekommer i cytoplasmaet og er et vigtigt trin i den metaboliske vej kendt som glycolyse. ATP er en cofaktor eller coenzym, hvilket betyder, at selv om det ikke er et protein i sig selv, er det vigtigt at drive reaktioner, overføre energi og fungere som en brændstofkilde for cellen.
For at producere ATP gennem substratphosphorylering, skal en uorganisk phosphatgruppe overføres til ADP fra en mere energisk molecule. Fosfatgruppen består af fire iltatomer bundet til et centralt fosforatom og bærer en negativ ladning. Et enzym medierer reaktionen mellem ADP og phosphatforbindelsen. Produkterne fra reaktionen er ATP og en anden forbindelse, der består af brint, ilt og undertiden fosfor. Når vi tager reaktionen som helhed, kan vi visualisere ADP med dens TWo Phosphatgrupper, der konverteres til ATP, et molekyle med tre phosphatgrupper, gennem tilsætning af en phosphatgruppe fra et andet molekyle.
substratphosphorylering forekommer to gange under glycolyse, en multi-trin metabolisk vej, der er essentielle for levende organismer. Ved glycolyse omdannes sukkerglukosen til det organiske syrepyruvat og ATP. Denne proces er kernen i metabolismen, hvilket giver organismer mulighed for at omdanne det sukker, de får fra næringsstoffer til energi.
Under det tidlige substratphosphoryleringstrin i glycolyse overføres en fosfatgruppe 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. PhosphoeNolpyruvat, en højenergiposfatforbindelse, overfører sin phosphatgruppe til ADP gennem enzympyruvatkinase. 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 for eksempel lidt ADP, for eksempel, kan reaktionen muligvis ikke fortsætte, fordi der ikke er nok ADP til at bruge. Tilstedeværelsen af ATP selv kan også hæmme de involverede enzymer.
Hormoner spiller også en rolle i reguleringen af glycolyse. Lavt blodsukkerniveau, også kendt som lavt blodsukker, resulterer i produktion af glukagon. Dette hormon produceres i bugspytkirtlen og hæver blodsukkeret. Det hæmmer aktiviteten af pyruvatkinase i det endelige glycolysetrin, hvilket forhindrer, at substratphosphorylering finder sted.