Diferencia clave: fosforilación a nivel de sustrato frente a fosforilación oxidativa
La fosforilación es un proceso que agrega un grupo fosfato a una molécula orgánica mediante enzimas específicas. Es un mecanismo importante que ocurre en la célula para transferir energía o almacenar energía en forma de enlaces de alta energía entre grupos fosfato. El ATP se forma en las células por fosforilación. Otros compuestos importantes que contienen fosfato también se sintetizan por fosforilación. Hay diferentes tipos de fosforilación. Entre ellos, la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa son comunes en las células. La diferencia clave entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa es que en la fosforilación a nivel de sustrato, un grupo fosfato de un compuesto fosforilado se transfiere directamente a ADP o GDP para formar ATP o GTP sin involucrar a otras moléculas, mientras que en la fosforilación oxidativa, los nutrientes o los productos químicos proporcionan el energía para transferir un grupo fosfato a ADP y producir ATP de alta energía con la ayuda del sistema de transporte de electrones o H+.
¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato?
La transferencia directa de un grupo fosfato de un sustrato a ADP para la formación de ATP de alta energía se conoce como fosforilación a nivel de sustrato. Esta reacción es catalizada principalmente por las enzimas quinasas. El donante del grupo fosfato dona o transfiere directamente un grupo fosfato al ADP sin la participación de un intermediario entre el donante y el ADP. El grupo fosfato es transferido desde la primera molécula y recibido por la segunda molécula. La energía liberada durante la ruptura del grupo fosfato se utiliza para la fosforilación de ADP en la fosforilación a nivel de sustrato, y se conoce como reacción de acoplamiento. Se puede demostrar mediante la siguiente ecuación.
La glucólisis es el ejemplo más común en el que el ATP se sintetiza a través de la fosforilación a nivel de sustrato cuando dos moléculas de piruvato de fosfoenol se convierten en dos moléculas de piruvato mediante la enzima piruvato quinasa en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. Además, durante el ciclo de Krebs, los ATP se producen a través de la fosforilación a nivel de sustrato.
¿Qué es la fosforilación oxidativa?
La fosforilación oxidativa es un proceso que fosforila ADP para sintetizar ATP transfiriendo electrones a lo largo de la cadena de transporte de electrones en la etapa final de la respiración aeróbica. Utiliza transportadores de electrones NADH y la enzima ATP sintasa para la formación de ATP. La energía se produce a partir de las reacciones redox (gradiente de protones), y los fosfatos provienen del pool de fosfatos inorgánicos. La fosforilación oxidativa necesita oxígeno molecular como aceptor final de electrones. Por lo tanto, la fosforilación oxidativa es factible solo en condiciones aeróbicas y ocurre en la membrana interna de las mitocondrias. La fosforilación oxidativa es un proceso que produce una mayor cantidad de ATP en los organismos aerobios.
Figura 02: Fosforilación oxidativa
¿Cuál es la diferencia entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa?
Fosforilación a nivel de sustrato frente a fosforilación oxidativa |
|
| La fosforilación a nivel de sustrato transfiere directamente un grupo fosfato del sustrato (compuesto fosforilado) al ADP para producir ATP. | La fosforilación oxidativa es un proceso mediante el cual la energía liberada por la oxidación química de los nutrientes se utiliza para la síntesis de ATP. |
| Energía utilizada | |
| La energía se genera a partir de una reacción acoplada para este proceso. | La energía generada por la reacción de la cadena de transporte de electrones se utiliza para este proceso. |
| Potencial redox | |
| Se genera una pequeña diferencia de potencial redox en la fosforilación a nivel de sustrato. | Se genera una gran diferencia en el potencial redox para impulsar esta fosforilación. |
| Condiciones | |
| Esto ocurre tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. | Esto ocurre en condiciones aeróbicas. |
| Oxidación de compuestos | |
| Los sustratos están parcialmente oxidados. | Los donantes de electrones están completamente oxidados. |
| Ubicaciones | |
| La fosforilación a nivel de sustrato ocurre en el citosol y las mitocondrias | La fosforilación oxidativa ocurre en las mitocondrias. |
| Ocurrencia | |
| Esto se puede ver en la glucólisis y el ciclo de Krebs. | Esto ocurre solo durante la cadena de transporte de electrones. |
| Asociación con la cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa | |
| La fosforilación a nivel de sustrato no está asociada con la cadena de transporte de electrones o la ATP sintasa | Esto está asociado con la cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa. |
| Implicación de O2 y NADH | |
| Esto no usa O2 o NADH para la formación de ATP. | Esto usa O2 y NADH para producir ATP. |
Resumen: fosforilación a nivel de sustrato frente a fosforilación oxidativa
La fosforilación a nivel de sustrato es un proceso que convierte ADP en ATP mediante la transferencia directa de un grupo fosfato de un compuesto fosforilado a ADP. La fosforilación oxidativa utiliza un gradiente de protones (H+ gradiente de concentración de iones) generado en la cadena de transporte de electrones para fosforilar ADP en ATP en organismos aeróbicos. La fosforilación a nivel de sustrato se puede ver en la glucólisis y el ciclo de Krebs. La fosforilación oxidativa se puede ver en la cadena de transporte de electrones. Esta es la diferencia entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa.
