Diferença chave - Fosforilação em nível de substrato vs Fosforilação oxidativa
Fosforilação é um processo que adiciona um grupo fosfato em uma molécula orgânica por enzimas específicas. É um mecanismo importante que ocorre na célula para transferir energia ou armazenar energia na forma de ligações de alta energia entre grupos fosfato. O ATP é formado nas células por fosforilação. Outros compostos importantes contendo fosfato também são sintetizados por fosforilação. Existem diferentes tipos de fosforilação. Entre eles, a fosforilação em nível de substrato e a fosforilação oxidativa são comuns nas células. A principal diferença entre fosforilação em nível de substrato e fosforilação oxidativa é que na fosforilação em nível de substrato, um grupo fosfato de um composto fosforilado é transferido diretamente para ADP ou GDP para formar ATP ou GTP sem envolver outras moléculas enquanto na fosforilação oxidativa, nutrientes ou produtos químicos fornecem a energia para transferir um grupo fosfato para o ADP e produzir ATP de alta energia com a ajuda do sistema de transporte de elétrons ou H+.
O que é Fosforilação em Nível de Substrato?
A transferência direta de um grupo fosfato de um substrato para o ADP para a formação de ATP de alta energia é conhecida como fosforilação em nível de substrato. Esta reação é principalmente catalisada pelas enzimas quinases. O doador do grupo fosfato doa diretamente ou transfere um grupo fosfato para o ADP sem o envolvimento de um intermediário entre o doador e o ADP. O grupo fosfato é transferido da primeira molécula e recebido pela segunda molécula. A energia liberada durante a quebra do grupo fosfato é usada para fosforilação do ADP na fosforilação em nível de substrato, e é conhecido como acoplamento de reação. Pode ser mostrado pela seguinte equação.
A glicólise é o exemplo mais comum em que o ATP é sintetizado via fosforilação em nível de substrato quando duas moléculas de fosfoenol piruvato são convertidas em duas moléculas de piruvato pela enzima piruvato quinase sob condições aeróbicas ou anaeróbicas. Além disso, durante o ciclo de Krebs, os ATPs são produzidos via fosforilação no nível do substrato.
O que é Fosforilação Oxidativa?
A fosforilação oxidativa é um processo que fosforila ADP para sintetizar ATP, transferindo elétrons ao longo da cadeia de transporte de elétrons no estágio final da respiração aeróbica. Ele usa transportadores de elétrons NADH e enzima ATP sintase para a formação de ATP. A energia é produzida a partir das reações redox (gradiente de prótons), e os fosfatos vêm do pool de fosfatos inorgânicos. A fosforilação oxidativa precisa de oxigênio molecular como aceptor final de elétrons. Assim, a fosforilação oxidativa é viável apenas sob condições aeróbicas e ocorre na membrana interna das mitocôndrias. A fosforilação oxidativa é um processo que produz um maior número de ATP nos organismos aeróbicos.
Figura 02: Fosforilação Oxidativa
Qual é a diferença entre Fosforilação em Nível de Substrato e Fosforilação Oxidativa?
Fosforilação em Nível de Substrato vs Fosforilação Oxidativa |
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| A fosforilação em nível de substrato transfere diretamente um grupo fosfato do substrato (composto fosforilado) para o ADP para produzir ATP. | Fosforilação oxidativa é um processo pelo qual a energia liberada pela oxidação química de nutrientes é usada para a síntese de ATP. |
| Energia Usada | |
| A energia é gerada a partir de uma reação acoplada para este processo. | A energia gerada a partir da reação da cadeia de transporte de elétrons é utilizada para este processo. |
| Potencial Redox | |
| Uma pequena diferença de potencial redox é gerada na fosforilação do nível do substrato. | Uma grande diferença no potencial redox é gerada para alimentar esta fosforilação. |
| Condições | |
| Isso ocorre em condições aeróbicas e anaeróbicas. | Isso ocorre em condições aeróbicas. |
| Oxidação de Compostos | |
| Os substratos são parcialmente oxidados. | Doadores de elétrons são completamente oxidados. |
| Locais | |
| A fosforilação em nível de substrato ocorre no citosol e nas mitocôndrias | A fosforilação oxidativa ocorre nas mitocôndrias. |
| Ocorrência | |
| Isso pode ser visto na glicólise e no ciclo de Krebs. | Isso ocorre apenas durante a cadeia de transporte de elétrons. |
| Associação com cadeia de transporte de elétrons e ATP sintase | |
| A fosforilação em nível de substrato não está associada à cadeia de transporte de elétrons ou ATP sintase | Isso está associado à cadeia de transporte de elétrons e ATP sintase. |
| Envolvimento de O2 e NADH | |
| Não usa O2 ou NADH para a formação de ATP. | Isso usa O2 e NADH para produzir ATP. |
Resumo – Fosforilação em Nível de Substrato vs Fosforilação Oxidativa
A fosforilação em nível de substrato é um processo que converte ADP em ATP pela transferência direta de um grupo fosfato de um composto fosforilado para ADP. A fosforilação oxidativa usa gradiente de prótons (gradiente de concentração de íons H+) gerado na cadeia de transporte de elétrons para fosforilar ADP em ATP em organismos aeróbicos. A fosforilação em nível de substrato pode ser vista na glicólise e no ciclo de Krebs. A fosforilação oxidativa pode ser vista na cadeia de transporte de elétrons. Esta é a diferença entre fosforilação em nível de substrato e fosforilação oxidativa.
