基質レベルのリン酸化とは？

基質レベルのリン酸化には、解糖、つまりアデノシン三リン酸（ATP）と呼ばれる2つの高エネルギー分子の生成につながるグルコースの変換中にヒト細胞で発生する特定の化学反応が含まれます。 これは、2つのホスホエノールピルビン酸（PEP）分子のそれぞれからのリン酸基の化学的移動によって達成され、ADPを形成してからATPに変換されます。 ATPに加えて、解糖は還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）とピルビン酸の2つの分子も生成し、細胞呼吸の次の段階に入ります。

ATPは細胞で使用される主要なエネルギー分子であり、細胞内で発生するすべてのプロセスを駆動しますが、その基質レベルのリン酸化は重要ではありますが小さな役割を果たし、実際には人間のADPからATPが生成される2つの方法の1つです。 酸化的リン酸化は、エネルギーを作るのに必要な他のメカニズムであり、そのほとんどは細胞のミトコンドリア内で起こります。 多くの場合、細胞の原動力と呼ばれるミトコンドリアは、解糖を除く細胞呼吸のすべての段階が起こるオルガネラです。 基質レベルのリン酸化を含む解糖のすべてのステップは、細胞のサイトゾル、つまり核やリボソームなどのすべての細胞成分を含む液体で起こります。

人間の細胞呼吸は好気的に起こり、食物がATPに変換される4段階の反応で構成されています。 解糖は、基質レベルのリン酸化が最後のステップであるプロセスの始まりです。 次に、解糖系のピルビン酸を使用してアセチル補酵素Aを形成し、そこから廃棄物の二酸化炭素が放出されます。 クレブス回路では、コエンザイムの一部がクエン酸と呼ばれる別の化学物質を作るために使用され、ATP、NADH、およびフラビンアデニンジヌクレオチド（FADH2）と呼ばれる別のエネルギー生成分子も最終生成物として放出されます。 これらの段階の最後は、グルコース、NADH、FADH2から取られたエネルギーがミトコンドリアの膜を通過する水素イオンの移動、およびより多くのATPの生成に使用される電子輸送チェーンと化学浸透です。

ピルビン酸キナーゼは、基質レベルのリン酸化を触媒する酵素です。 解糖およびその他の細胞呼吸段階の他の化学反応には、反応速度の制御に必要なタンパク質である特定の酵素の作用が関与します。これは、すべてを消費するのに1分しかかからないため、人体のエネルギー要件を満たすために非常に重要です利用可能なATP。 反応が完了すると、酵素はリサイクルされ、再び使用されます。