Vad är fosforylering på underlagsnivå?

Substratnivåfosforylering omfattar vissa kemiska reaktioner som förekommer i mänskliga celler under glykolys, varvid omvandlingen av glukos leder till produktion av två högenergimolekyler, benämnda adenosintrifosfat (ATP). Detta åstadkommes genom kemisk överföring av en fosfatgrupp från var och en av två fosfoenolpyruvat (PEP) molekyler, bildande ADP, som sedan transformeras till ATP. Förutom ATP ger glykolys också två molekyler av nikotinamidadenininukleotid (NADH) i reducerad form och pyruvat, som placeras i nästa fas av cellulär andning.

ATP är den viktigaste energimolekylen som används av celler och driver alla processer som förekommer i den, av vilken fosforylering av substratnivå har en liten, men viktig roll, och är faktiskt ett av två sätt ATP produceras från ADP hos människor. Oxidativ fosforylering är den andra mekanismen som är nödvändig för att skapa energi, varav de flesta sker inuti cellens mitokondrier. Ofta kallas cellens kraftverk, mitokondrierna är den organell där alla stadier av cellulär andning inträffar, förutom glykolys. Alla steg i glykolys, inklusive fosforylering av substratnivå, sker i cellens cytosol, vätska som innehåller alla cellkomponenter såsom kärnan och ribosomer.

Cellulär andning hos människor sker aerobt och består av fyra reaktionssteg genom vilka mat omvandlas till ATP. Glykolys är början på processen där fosforylering av substratnivå är det sista steget. Därefter används pyruvat från glykolys för att bilda acetylkoenzym A, från vilket avfallsprodukten koldioxid frisätts. Med Krebs-cykeln används en del av koenzymet för att tillverka ännu en kemikalie som kallas citrat, mer koldioxid frisätts som ATP, NADH och en annan energivarande molekyl som kallas flavinadenindinukleotid (FADH2) är också slutprodukter. Det sista av dessa steg är elektrontransportkedjan och kemiosmos, genom vilken energi som tas från glukos, NADH och FADH2 används i rörelsen av vätejoner över membranet i mitokondrierna, samt för produktion av mer ATP.

Pyruvat-kinas är det enzym som ansvarar för katalysering av fosforylering av substratnivå. Andra kemiska reaktioner av glykolys och efterföljande cellulära andningsfaser involverar verkan av ett visst enzym, ett protein som är nödvändigt för att kontrollera reaktionshastigheten, vilket är mycket viktigt för att uppfylla energikraven i människokroppen, eftersom det tar bara en minut att konsumera alla tillgänglig ATP. När reaktionen är klar återvinns enzymet och används igen.