Co to jest fosforylacja na poziomie podłoża?
Fosforylacja na poziomie podłoża obejmuje pewne reakcje chemiczne zachodzące w ludzkich komórkach podczas glikolizy, konwersję glukozy prowadzącą do wytworzenia dwóch cząsteczek o wysokiej energii, zwanych trifosforanem adenozyny (ATP). Dokonuje się tego poprzez chemiczne przeniesienie grupy fosforanowej z każdej z dwóch cząsteczek fosfoenolopirogronianu (PEP), tworząc ADP, który następnie przekształca się w ATP. Oprócz ATP glikoliza daje również dwie cząsteczki dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADH) w zredukowanej postaci i pirogronian, który jest wprowadzany do następnej fazy oddychania komórkowego.
ATP jest główną cząsteczką energii wykorzystywaną przez komórki, kierującą wszystkimi zachodzącymi w niej procesami, w których fosforylacja na poziomie substratu ma niewielką, choć ważną rolę i jest w rzeczywistości jednym z dwóch sposobów, w jaki ATP jest wytwarzany z ADP u ludzi. Fosforylacja oksydacyjna jest drugim mechanizmem niezbędnym do wytwarzania energii, z którego większość zachodzi w mitochondriach komórki. Mitochondria to często organelle, w których zachodzą wszystkie etapy oddychania komórkowego, z wyjątkiem glikolizy. Wszystkie etapy glikolizy, w tym fosforylacja na poziomie substratu, zachodzą w cytosolu komórki, płynie zawierającym wszystkie składniki komórkowe, takie jak jądro i rybosomy.
Oddychanie komórkowe u ludzi zachodzi w warunkach tlenowych i składa się z czterech etapów reakcji, w których żywność jest przekształcana w ATP. Glikoliza jest początkiem procesu, w którym fosforylacja na poziomie substratu jest ostatnim krokiem. Następnie pirogronian z glikolizy jest stosowany do utworzenia acetylokoenzymu A, z którego uwalnia się produkt uboczny dwutlenek węgla. W cyklu Krebsa część koenzymu jest wykorzystywana do wytworzenia jeszcze innej substancji chemicznej zwanej cytrynianem, więcej dwutlenku węgla jest uwalniane jako ATP, NADH, a inna energooszczędna cząsteczka zwana dinukleotydem flawinowo-adeninowym (FADH2) jest również produktem końcowym. Ostatnim z tych etapów jest łańcuch transportu elektronów i chemiosmoza, za pomocą których energia pobrana z glukozy, NADH i FADH2 jest wykorzystywana w ruchu jonów wodoru przez błonę mitochondriów, a także do produkcji większej ilości ATP.
Kinaza pirogronianowa jest enzymem odpowiedzialnym za katalizowanie fosforylacji na poziomie substratu. Inne reakcje chemiczne glikolizy i kolejne fazy oddychania komórkowego obejmują działanie określonego enzymu, białka niezbędnego do kontrolowania szybkości reakcji, co jest bardzo ważne dla zaspokojenia zapotrzebowania energetycznego organizmu ludzkiego, ponieważ pochłanianie wszystkich zajmuje tylko minutę dostępny ATP. Po zakończeniu reakcji enzym jest zawracany i ponownie wykorzystywany.