Wat is fosforylering op substraatniveau?
Fosforylering op substraatniveau omvat bepaalde chemische reacties die tijdens glycolyse in menselijke cellen optreden, de omzetting van glucose die leidt tot de productie van twee hoogenergiemoleculen, aangeduid als adenosinetrifosfaat (ATP). Dit wordt bereikt door de chemische overdracht van een fosfaatgroep van elk van twee fosfoenolpyruvaat (PEP) -moleculen, waarbij ADP wordt gevormd, dat vervolgens wordt omgezet in ATP. Naast ATP levert glycolyse ook twee moleculen nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) in gereduceerde vorm en pyruvaat op, dat in de volgende fase van cellulaire ademhaling wordt gebracht.
ATP is het belangrijkste energiemolecuul dat wordt gebruikt door cellen en stuurt alle processen aan die daarin optreden, waarvan fosforylering op substraatniveau een kleine, hoewel belangrijke, rol speelt en eigenlijk een van de twee manieren is waarop ATP bij mensen wordt geproduceerd uit ADP. Oxidatieve fosforylering is het andere mechanisme dat nodig is voor het maken van energie, waarvan het meeste gebeurt in de mitochondriën van de cel. Vaak aangeduid als de krachtpatser van de cel, de mitochondria is het organel waarin alle stadia van cellulaire ademhaling voorkomen, behalve glycolyse. Alle stappen in glycolyse, inclusief substraatniveau fosforylering, gebeuren in de cytosol van de cel, vloeistof die alle cellulaire componenten zoals de kern en ribosomen bevat.
Cellulaire ademhaling bij mensen vindt aëroob plaats en bestaat uit vier stadia van reacties waardoor voedsel wordt omgezet in ATP. Glycolyse is het begin van het proces waarbij fosforylering op substraatniveau de laatste stap is. Vervolgens wordt pyruvaat uit glycolyse gebruikt om acetylco-enzym A te vormen, waaruit het afvalproduct koolstofdioxide vrijkomt. Met de Krebs-cyclus wordt een deel van het co-enzym gebruikt om nog een andere chemische stof genaamd citraat te maken, komt er meer koolstofdioxide vrij als ATP, NADH en een ander energieopwekkend molecuul dat flavinadenine-dinucleotide (FADH2) wordt genoemd, zijn ook eindproducten. De laatste van deze fasen is de elektronentransportketen en chemiosmosis, waarmee energie uit glucose, NADH en FADH2 wordt gebruikt bij de beweging van waterstofionen over het membraan van de mitochondria, evenals voor de productie van meer ATP.
Pyruvaatkinase is het enzym dat verantwoordelijk is voor het katalyseren van fosforylering op substraatniveau. Andere chemische reacties van glycolyse en daaropvolgende cellulaire ademhalingsfasen omvatten de actie van een bepaald enzym, een eiwit dat nodig is om de reactiesnelheid te regelen, wat erg belangrijk is om aan de energiebehoeften van het menselijk lichaam te voldoen, omdat het slechts een minuut duurt om alle beschikbaar ATP. Zodra de reactie voltooid is, wordt het enzym gerecycled en opnieuw gebruikt.