主な違い – 基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化
基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化は、生体内で起こる 2 種類のリン酸化プロセスです。リン酸化とは、ある化合物から別の化合物へのリン酸基の移動を指します。一般に、「リン酸化」という用語は、ATP の形成を表すために使用されます。生物はエネルギーをATPという形で使用します。真核生物では、ATP を生成するオルガネラはミトコンドリウムです。しかし、一部の ATP は細胞質内でも生成されます。 主な違い 基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の間の違いは、基質レベルのリン酸化は、共役反応から得られたエネルギーを使用することによるリン酸基による ADP の直接リン酸化であるのに対し、酸化的リン酸化は、酸化された NADH および FADH2 .
対象となる主な分野
1.基質レベルのリン酸化とは
– 定義、プロセス、特性
2.酸化的リン酸化とは
– 定義、プロセス、特性
3.基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:アデノシン二リン酸 (ADP)、アデノシン三リン酸 (ATP)、細胞質、解糖、クレブス回路、ミトコンドリア、酸化的リン酸化、基質レベルリン酸化
基質レベルのリン酸化とは
基質レベルのリン酸化とは、リン酸基が基質から ADP に移動するタイプのリン酸化を指します。また、グアノシン三リン酸（GTP）を形成するために、グアノシン二リン酸（GDP）にリン酸基を付加することもできます。リン酸基は、共役反応によって基質から直接除去され、ADP または GDP に移動します。基質レベルのリン酸化の反応例を 図 1 に示します。 .
図 1:基質レベルのリン酸化
基質レベルのリン酸化は、解糖とクレブス回路で起こります。解糖は、好気呼吸と嫌気呼吸の両方の最初のステップです。解糖では、2 つの基質レベルのリン酸化反応が起こり、4 つの ATP 分子が生成されます。ホスホグリセリン酸キナーゼとピルビン酸キナーゼは、解糖における基質レベルのリン酸化に関与する 2 つの酵素です。クレブス回路は好気呼吸でのみ発生します。クレブス サイクルでは、基質レベルのリン酸化がミトコンドリア マトリックスで発生します。クレブス回路でも 2 つの基質レベルのリン酸化反応が起こります。ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼとコハク酸 CoA リガーゼは、クレブス回路の基質レベルのリン酸化に関与する 2 つの酵素です。クレブス回路では、基質レベルのリン酸化によって 2ATP が生成されます。 ATP、6NADHs、2FADH以外2 s が生成され、それらの還元電位は、好気呼吸における酸化的リン酸化による ATP の生成に使用されます。
酸化的リン酸化とは
酸化的リン酸化とは、電子伝達系から放出されるエネルギーを使用して ATP を生成するリン酸化の一種です。真核生物のミトコンドリアの内膜に見られます。原核生物では、原形質膜で酸化的リン酸化が起こります。 NADHやFADHなどの高エネルギー分子2 解糖系、クレブス回路、脂肪酸回路で形成される分子は、電子伝達系で酸化されます。これらの分子によって放出されたエネルギーは、酸化的リン酸化における ATP の生成に使用されます。酸化的リン酸化は、好気呼吸でのみ発生します。グルコース1分子あたり26個のATPを生成します。酸化的リン酸化は 図 2 に示されています .
図 2:酸化的リン酸化
酸化的リン酸化に関与する酵素は、ATP シンターゼ、シトクロム レダクターゼ、シトクロム C オキシダーゼ、NADH-Q レダクターゼです。
基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の類似点
- 基質レベルと酸化的リン酸化の両方により、リン酸基が ADP に追加されます。
- 酵素は、基質レベルと酸化的リン酸化の両方に関与しています。
- 基質レベルと酸化的リン酸化の両方がミトコンドリアで発生する可能性があります。
基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の違い
定義
基質レベルのリン酸化: 基質レベルのリン酸化とは、リン酸基が基質から ADP に移動するタイプのリン酸化を指します。
酸化的リン酸化: 酸化的リン酸化とは、電子伝達系から放出されたエネルギーを使用して ATP を生成するリン酸化の一種です。
場所
基質レベルのリン酸化: 基質レベルのリン酸化は、細胞質とミトコンドリア マトリックスで発生します。
酸化的リン酸化: 酸化的リン酸化は、ミトコンドリアの内膜で発生します。
メカニズム
基質レベルのリン酸化: リン酸基は、共役反応によって基質から直接除去され、ADP に転移されます。
酸化的リン酸化: リン酸基は、電子伝達系で放出されたエネルギーから追加されます。
相関
基質レベルのリン酸化: 基質リン酸化は直接リン酸化です。
酸化的リン酸化: 酸化的リン酸化は間接リン酸化です。
発生
基質レベルのリン酸化: 基質レベルのリン酸化は、解糖とクレブス回路で発生します。
酸化的リン酸化: 酸化的リン酸化は、電子伝達系で発生します。
補酵素の酸化・還元
基質レベルのリン酸化: NAD と FAD は、基質レベルのリン酸化中に減少します。
酸化的リン酸化: NADH と FADH は、酸化的リン酸化の際に酸化されます。
正味 ATP 生産量
基質レベルのリン酸化: 基質レベルのリン酸化中に 4 つの ATP が生成されます。
酸化的リン酸化: 酸化的リン酸化中に 34 の ATP が生成されます。
酸化還元電位
基質レベルのリン酸化: 基質レベルのリン酸化では、基質の酸化還元電位の変化が少なくなります。
酸化的リン酸化: 基質の酸化還元電位の変化は、酸化的リン酸化においてより顕著です。
酸化レベル
基質レベルのリン酸化: 基質レベルのリン酸化では、基質の部分酸化が起こります。
酸化的リン酸化: 電子供与体の完全な酸化は、酸化的リン酸化で起こります。
結論
基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化は、生体内で ATP を生成する 2 つの方法です。 ATP は、細胞メカニズムで使用されるエネルギー分子の主要な形態です。基質レベルのリン酸化は、解糖とクレブス回路で発生します。酸化的リン酸化は、電子伝達系で発生します。基質レベルのリン酸化は、リン酸基が ADP 分子に直接転移する直接型のリン酸化です。酸化的リン酸化は、電子伝達系で解放されたエネルギーが ATP の生成に使用されるリン酸化の間接的な方法です。基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の主な違いは、ATP の生成メカニズムです。
参照:
1.「基質レベルのリン酸化」。ウィキペディア、ウィキメディア財団、2017 年 10 月 6 日、こちらから入手可能。
2.Berg、Jeremy M.「酸化的リン酸化」。生化学。第 5 版、米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1. 「ATP を生成する基質レベルのリン酸化」Yikrazuul 著 – Commons Wikimedia 経由の自身の作品 (パブリック ドメイン)
2. 「ミトコンドリア電子伝達鎖—Etc4」Fvasconcellos 22:35、2007 年 9 月 9 日 (UTC) – TimVickers による w:Image:Etc4.png のベクター バージョン (パブリック ドメイン)、Commons Wikimedia 経由
