Was ist Phosphorylierung auf Substratebene?
Die Phosphorylierung auf Substratebene umfasst bestimmte chemische Reaktionen, die in menschlichen Zellen während der Glykolyse auftreten, wobei die Umwandlung von Glucose zur Produktion von zwei energiereichen Molekülen führt, die als Adenosintriphosphat (ATP) bezeichnet werden. Dies wird durch den chemischen Transfer einer Phosphatgruppe von jedem der beiden Phosphoenolpyruvat (PEP) -Moleküle unter Bildung von ADP erreicht, das dann in ATP umgewandelt wird. Die Glykolyse liefert neben ATP auch zwei Moleküle Nicotinamidadenindinukleotid (NADH) in reduzierter Form und Pyruvat, das in die nächste Phase der Zellatmung überführt wird.
ATP ist das Hauptenergiemolekül, das von den Zellen verwendet wird und alle darin ablaufenden Prozesse antreibt, bei denen die Phosphorylierung auf Substratebene eine geringe, wenn auch wichtige Rolle spielt. ATP wird beim Menschen auf zwei Arten aus ADP hergestellt. Die oxidative Phosphorylierung ist der andere Mechanismus, der für die Energieerzeugung erforderlich ist. Der größte Teil davon findet in den Mitochondrien der Zelle statt. Die Mitochondrien werden oft als Kraftwerk der Zelle bezeichnet und sind die Organellen, in denen alle Stadien der Zellatmung mit Ausnahme der Glykolyse ablaufen. Alle Schritte der Glykolyse, einschließlich der Phosphorylierung auf Substratebene, finden im Zytosol der Zelle statt, einer Flüssigkeit, die alle zellulären Komponenten wie den Zellkern und die Ribosomen enthält.
Die Zellatmung beim Menschen erfolgt aerob und besteht aus vier Reaktionsstadien, in denen die Nahrung in ATP umgewandelt wird. Die Glykolyse ist der Beginn des Prozesses, bei dem die Phosphorylierung auf Substratebene der letzte Schritt ist. Als nächstes wird Pyruvat aus der Glykolyse zur Bildung von Acetyl-Coenzym A verwendet, aus dem das Abfallprodukt Kohlendioxid freigesetzt wird. Mit dem Krebs-Zyklus wird ein Teil des Coenzyms zur Herstellung einer weiteren Chemikalie namens Citrat verwendet. Es wird mehr Kohlendioxid freigesetzt als ATP, NADH und ein weiteres energielieferndes Molekül, das als Flavinadenindinukleotid (FADH2) bezeichnet wird, sind ebenfalls Endprodukte. Die letzte dieser Stufen ist die Elektronentransportkette und die Chemiosmose, durch die aus Glucose, NADH und FADH2 gewonnene Energie für die Bewegung von Wasserstoffionen durch die Membran der Mitochondrien sowie für die Produktion von mehr ATP verwendet wird.
Pyruvatkinase ist das Enzym, das für die Katalyse der Phosphorylierung auf Substratebene verantwortlich ist. Andere chemische Reaktionen der Glykolyse und nachfolgender zellulärer Atmungsphasen beinhalten die Wirkung eines bestimmten Enzyms, eines Proteins, das zur Steuerung der Reaktionsgeschwindigkeit erforderlich ist. Dies ist sehr wichtig, um den Energiebedarf des menschlichen Körpers zu decken, da es nur eine Minute dauert, bis alle verbraucht sind verfügbares ATP. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, wird das Enzym recycelt und erneut verwendet.