Fosforylacja substratowa:
a) synteza ATP - polega na przyłączeniu reszty fosforanowej do ADP z utworzeniem ATP dzięki energii pochodzącej z organicznego substratu
b) organiczny substrat w tej przemianie przekształca się w związek o niższej energii
c) zachodzi w cytozolu (glikoliza) i mitochondriach (cykl Krebsa)
d) dwukrotnie zachodzi w glikolizie:
- na etapie kinazy fosfoglicerynianowej: 1,3-bis-fosfoglicerynian traci jedną resztę fosforanową przekształcając się w 3-fosfoglicerynian; reszta fosforanowa trafia ADP, który tym samym przekształca się w ATP; 1,3-bis-fosfoglicerynian jest bogatoenergetycznym związkiem powstającym z aldehydu 3-fosfo-glicerynowego przy udziale dehydrogenazy 3-fosfogliceroaldehydowej;
- na etapie kinazy pirogronianowej: fosfoenolopirogronian przekształcony zostaje w pirogronian; jego reszta fosforanowa trafia na ADP - powstaje ATP
e) zachodzi też w cyklu Krebsa:
- na etapie katalizowanym przez syntetazę bursztynylo-CoA: bursztynylo-CoA rozpada się na bursztynian i CoA-SH, przy okazji następuje przyłączenie reszty fosforanowej do GDP - powstaje GTP; GTP może być donorem reszty fosforanowej dla ADP - enzym: kinaza difosfonukleozydowa
f) ten typ fosforylacji nie wymaga tlenu ani równoważników redukcyjnych
g) nie odbywa się przy udziale błonowych przenośników elektronów
h) dostarcza niewielkiej ilości energii
i) nie jest źródłem reaktywnych form tlenu
dla porównania: Fosforylacja oksydacyjna:
a) jest to proces syntezy ATP odbywający się dzięki przeniesieniu elektronów z NADH lub FADH2 na cząsteczkę tlenu przez szereg przenośników elektronów tworzących łańcuch oddechowy w/przy wewnętrznej błonie mitochondrialnej
b) przenośniki elektronów wykorzystują ich energię do przepompowania jonów wodorowych z matriks mitochondrialnej do przestrzeni międzybłonowej - dotyczy to I, III oraz IV kompleksu łańcucha oddechowego
c) powstaje siła protonomotoryczna złożona składająca się z gradientu pH i transbłonowego potencjału elektrycznego
d) synteza ATP następuje podczas powrotu protonów z przestrzeni międzybłonowej do matriks mitochondrialnej
e) synteza ATP w tym typie fosforylacji katalizowana jest przez integralne białko wewnętrznej błony mitochondrialnej: syntazę ATP o skomplikowanej wielojednostkowej budowie
f) fosforylacja oksydacyjna zachodzi w organizmach tlenowych i jak nietrudno się domyślić wymaga tlenu
g) ten typ fosforylacji wymaga równoważników redukcyjnych w postaci NADH i FADH2
h) dostarcza większości energii w organizmie
i) zużywa 95% tlenu wchłanianego przez organizm
j) jest istotnym źródłem reaktywnych form tlenu
k) rozprzęgnięcie łańcucha oddechowego od fosforylacji oksydacyjnej umożliwia wykorzystanie transportu elektronów w łańcuchu do produkcji ciepła
Regulacja syntezy hemu:
a) syntaza ALA:
- szybki obrót enzymu (okres półtrwania wynosi 1 godzinę)
- synteza hamowana przez hem i aporepresor
- hematyna hamuje derepresję genu
- glukoza hamuje indukcję genu
- synteza stymulowana przez zniesienie derepresji: ksenobiotyki - indukują cytochrom P-450, powodują wzrost syntezy białka enzymatycznego, zużywany jest hem, represja genu syntazy ALA zostaje zniesiona - następuje wzrost jej aktywności
- sterydy ułatwiają derepresję genu
Rola fosforanów bogatoenergetycznych w komórce:
a) przenoszone przez trifosfonukleozydy:
- przede wszystkim ATP
- również UTP, GTP, CTP - wymiana fosforanami zachodzi dzięki kinazie difosfonukleozydowej
b) są magazynowane przez fosfageny:
- należy do nich fosfokreatyna (mięśnie kręgowców, serce, spermatocyty, mózg)
- fosfoarginina występuje w mięśniach bezkręgowców
- pozwalają utrzymać stężenie ATP w mięśniach w sytuacji, gdy ATP jest szybko zużywany
- w mięśniach czółenko fosfokreatynowe transportuje wysokoenergetyczne fosforany z mitochondriów do cytozolu oraz działa jako bufor bogatoenergetyczny
c) funkcja:
- odgrywają kluczową rolę w przejmowaniu i przenoszeniu energii
- przenoszą energię swobodną z procesów egzoergicznych do procesów endoergicznych
- za pośrednictwem ATP pozwalają sprzęgać ze sobą reakcje termodynamicznie niekorzystne z reakcjami termodynamicznie uprzywilejowanymi: np. hydroliza ATP pozwala na syntezę glukozo-6-fosforanu (reakcja endoergiczna) - dzięki temu w organizmie mogą się odbywać reakcje endoergiczne
- fosforany bogatoenergetycze wiążą się wiązaniami bogatoenergetycznymi z resztą cząsteczki: np. ATP ma 2 wysokoenergetyczne wiązania bezwodnikowe; oznacza to, że hydroliza tego wiązania i przeniesienie fosforanu na akceptor powoduje przekazanie dużej ilości energii; grupa fosforanowa staje się fosforanem małoenergetycznym
.Jasiu 17:07:34
d) oprócz trifosforanów nukleozydów, za "fosforany bogatoenergetyczne" możemy uznać wszystkie związki, których standartowa energia swobodna hydrolizy jest wyższa niż energia hydrolizy ATP:
- fosfoenolopirogronian
- karbamoilofosforan
- 1,3-bisfosfoglicerynian
- fosfokreatyna
e) odłączenie wysokoenergetycznego fosforanu od trifosforanu nukleozydu umożliwia aktywację:
- cukru (połączenie z UDP) - cukier w reakcji z bogatoenergetycznym fosforanem: UTP
- związków lipidowych, choliny - w reakcji z CTP
f) funkcje:
- skurcz mięśnia - odłączenie głowy miozyny od aktyny, hydroliza powoduje ślizganie się miofilamentów względem siebie
- ruch komórki
- ATP - rola w syntezie aminoacylo-tRNA - translacja
- trifosforany deoksyrybonukleozydów - synteza DNA
- trifosforany rybonukleozydów - synteza RNA
- GTP - translokacja w translacji
- transport aksonalny - kinezyna
- utrzymanie potencjału błonowego - neurony - pompa Na/K
- transport w cytozolu - dyneina - ATP
- fosforylacja białek: modyfikacja postranskrypcyjna - interkonwersja enzymów