基質のリン酸化とは何ですか？

基質レベルのリン酸化とも呼ばれる基質リン酸化は、細胞がアデノシン二リン酸（ADP）からアデノシン三リン酸（ATP）を作る生化学的プロセスです。 このプロセスは細胞質で発生し、解糖として知られる代謝経路の重要なステップです。 ATPは補因子、またはコエンザイムです。つまり、タンパク質自体ではありませんが、反応を促進し、エネルギーを伝達し、細胞の燃料源として作用することが不可欠です。

基質リン酸化を介してATPを生成するには、よりエネルギー分子からADPに移動する必要があります。 リン酸基は、中央のリン原子に結合した4つの酸素原子で構成され、負電荷を運びます。 酵素は、ADPとリン酸化合物の間の反応を媒介します。 反応の生成物は、ATPと水素、酸素、時にはリンからなる別の化合物です。 全体として反応をとると、ADPを視覚化できます。Oリン酸塩基は、ATPに変換され、3つのリン酸基を持つ分子であり、別の分子から1つのリン酸基を添加することにより。

基質リン酸化は、生物に不可欠なマルチステップ代謝経路である糖分解中に2回発生します。 解糖では、糖グルコースは有機酸ピルビン酸およびATPに変換されます。 このプロセスは代謝の中核であり、生物が栄養素からエネルギーに獲得する砂糖を変換できるようにします。

解糖における初期の基質リン酸化ステップでは、リン酸基が1,3-ビスホスホグリセ酸と呼ばれる化合物からADPに移します。 2つの基質であるADPと1,3-ビスホスホグリセ酸は、反応を触媒する酵素ホスホグリセ酸キナーゼに結合します。 ATPと3-ホスホグリセ酸塩が生成されます。

解糖の最後のステップには、基質のリン酸化も含まれます。 リン高エネルギーのリン酸化合物であるノルピルビン酸は、酵素ピルビン酸キナーゼを介してリン酸塩基をADPに伝達します。 製品は、水素と酸素からなる分子であるATPとピルビン酸です。

基質リン酸化は外部因子によって調節されており、解糖中に常に発生するとは限りません。 たとえば、セルにATPが大量にATPを持っているが、ADPがほとんどない場合、使用するのに十分なADPがないため、反応が進行しない場合があります。 ATP自体の存在は、関与する酵素を阻害する可能性もあります。

ホルモンは、解糖の調節にも役割を果たします。 低血糖とも呼ばれる低血糖レベルは、グルカゴンの生産をもたらします。 このホルモンは膵臓で生成され、血糖値を上げます。 最終的な解糖ステップでのピルビン酸キナーゼの活性を阻害し、基質のリン酸化が起こらないようにします。