Substrat Fosforilasyonu Nedir?

Substrat seviyesindeki fosforilasyon olarak da adlandırılan substrat fosforilasyonu, hücrelerin adenosin trifosfat (ATP) adenosin difosfattan (ADP) yaptıkları biyokimyasal bir işlemdir. Bu işlem sitoplazmada meydana gelir ve glikoliz olarak bilinen metabolik yolda önemli bir adımdır. ATP, bir kofaktör veya koenzimdir; bu, bir proteinin kendisi olmasa da, reaksiyonları yürütmede, enerjiyi transfer etmede ve hücre için bir yakıt kaynağı görevi görmesi gerektiği anlamına gelir.

Substrat fosforilasyonu yoluyla ATP üretmek için, inorganik bir fosfat grubunun ADP'ye daha enerjik bir molekülten aktarılması gerekir. Fosfat grubu, merkezi bir fosfor atomuna bağlı dört oksijen atomundan oluşur ve negatif bir yük taşır. Bir enzim, ADP ve fosfat bileşiği arasındaki reaksiyona aracılık eder. Reaksiyonun ürünleri ATP ve hidrojen, oksijen ve bazen fosfordan oluşan başka bir bileşiktir. Reaksiyonu bir bütün olarak alarak, ADP'yi, iki fosfat grubu ile, üç fosfat grubuna sahip bir molekül olan ATP'ye dönüştürülmüş, bir fosfat grubunu başka bir molekülden ekleyerek görselleştirebiliriz.

Substrat fosforilasyonu canlı organizmalar için gerekli olan çok adımlı bir metabolik yol olan glikoliz sırasında iki kez meydana gelir. Glikolizde, şeker glikozu organik asit piruvat ve ATP'ye dönüştürülür. Bu işlem, organizmaların besinlerden elde ettikleri şekeri enerjiye dönüştürmelerine izin veren metabolizmanın çekirdeğindedir.

Glikolizde erken substrat fosforilasyon aşaması sırasında, bir fosfat grubu, 1,3-bisfosfogliserat adı verilen bir bileşikten ADP'ye aktarılır. İki substrat, ADP ve 1,3-bifosfogliserat, reaksiyonu katalize eden fosfogliserat kinaz enzimine bağlanır. ATP ve 3-fosfogliserat üretilir.

Son glikoliz aşaması ayrıca substrat fosforilasyonunu içerir. Yüksek enerjili bir fosfat bileşiği olan fosfoenolpiruvat, fosfat grubunu enzim piruvat kinazı yoluyla ADP'ye aktarır. Ürünler, hidrojen ve oksijenden oluşan bir molekül olan ATP ve piruvattır.

Substrat fosforilasyonu dış faktörlerle düzenlenir ve her zaman glikoliz sırasında oluşmayabilir. Bir hücre çok miktarda ATP'ye sahip fakat az ADP'ye sahipse, örneğin, yeterli ADP olmadığı için reaksiyon devam edemez. ATP'nin varlığı, dahil olan enzimleri de inhibe edebilir.

Hormonlar, glikolizin düzenlenmesinde de rol oynar. Düşük kan şekeri olarak da bilinen düşük kan şekeri seviyesi, glukagon üretimi ile sonuçlanır. Bu hormon pankreasta üretilir ve kan şekeri yükseltir. Son glikoliz basamağında piruvat kinazın aktivitesini inhibe ederek substrat fosforilasyonunun gerçekleşmesini önler.