Diferencia entre la fosforilación a nivel del sustrato y la fosforilación oxidativa

Diferencia principal - Nivel de sustrato de fosforilación vs Fosforilación oxidativa

La fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa son dos tipos de procesos de fosforilación que ocurren dentro de los organismos vivos. La fosforilación se refiere a la transferencia del grupo fosfato de un compuesto a otro. Generalmente, el término 'Fosforilación' se usa para describir la formación de ATP. Los organismos utilizan la energía en forma de ATP. En los eucariotas, el orgánulo que produce ATP es el mitocondrio. Pero, algunos de los ATP también se producen dentro del citoplasma. los diferencia principal entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa es que la fosforilación a nivel de sustrato es una fosforilación directa de ADP con un grupo fosfato utilizando la energía obtenida de una reacción acoplada, mientras que la fosforilación oxidativa es la producción de ATP a partir del NADH oxidado y FADH₂. 

Áreas clave cubiertas

1. ¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato?
      - Definición, Proceso, Características.
2. ¿Qué es la fosforilación oxidativa?
      - Definición, Proceso, Características.
3. ¿Cuáles son las similitudes entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa?
      - Esquema de características comunes
4. ¿Cuál es la diferencia entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa?
      - Comparación de diferencias clave

Términos clave: difosfato de adenosina (ADP), trifosfato de adenosina (ATP), citoplasma, glucólisis, ciclo de Krebs, mitocondrias, fosforilación oxidativa, fosforilación a nivel de sustrato

¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato?

La fosforilación a nivel de sustrato se refiere a un tipo de fosforilación en el que un grupo fosfato se transfiere de un sustrato a ADP. También puede agregar un grupo fosfato al difosfato de guanosina (PIB) para formar un trifosfato de guanosina (GTP). El grupo fosfato se elimina directamente de un sustrato mediante una reacción acoplada y se transfiere a ADP o GDP. Un ejemplo de reacción del nivel de sustrato de fosforilación se muestra en Figura 1.

Figura 1: Fosforilación a Nivel de Sustrato

La fosforilación a nivel de sustrato ocurre en la glucólisis y el ciclo de Krebs. La glucólisis es el primer paso de la respiración aeróbica y la respiración anaeróbica. En la glucólisis, se producen dos reacciones de fosforilación a nivel de sustrato y se producen cuatro moléculas de ATP. La fosfoglicerato quinasa y la piruvato quinasa son las dos enzimas que intervienen en la fosforilación a nivel de sustrato en la glucólisis. El ciclo de Krebs solo se produce en la respiración aeróbica. En el ciclo de Krebs, la fosforilación a nivel de sustrato se produce en la matriz mitocondrial. También se producen dos reacciones de fosforilación a nivel de sustrato en el ciclo de Krebs. Phosphoenolpyruvate carboxykinase y succinate CoA ligase son las dos enzimas involucradas en la fosforilación a nivel de sustrato en el ciclo de Krebs. Durante el ciclo de Krebs, 2ATP se producen por la fosforilación a nivel de sustrato. Además de ATP, 6NADHs y 2FADH₂Se producen s, y sus potenciales de reducción se utilizan en la generación de ATP por la fosforilación oxidativa en la respiración aeróbica..  

¿Qué es la fosforilación oxidativa?

La fosforilación oxidativa se refiere a un tipo de fosforilación que utiliza la energía liberada de la cadena de transporte de electrones para generar ATP. Se encuentra en la membrana interna de las mitocondrias en los eucariotas. En procariotas, la fosforilación oxidativa se produce en la membrana plasmática. Moléculas de alta energía como NADH y FADH.₂ que se forman en la glucólisis, el ciclo de Krebs y el ciclo de los ácidos grasos, se oxidan de nuevo en la cadena de transporte de electrones. La energía liberada por esas moléculas se utiliza en la generación de ATP en la fosforilación oxidativa. La fosforilación oxidativa solo se produce en la respiración aeróbica. Produce 26 ATP por una molécula de glucosa. La fosforilación oxidativa se muestra en Figura 2.

Figura 2: Fosforilación oxidativa

Las enzimas que intervienen en la fosforilación oxidativa son la ATP sintasa, la citocromo reductasa, la citocromo C oxidasa y la NADH-Q reductasa.. 

Similitudes entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa

• Tanto el nivel de sustrato como la fosforilación oxidativa agregan un grupo fosfato a ADP.
• Las enzimas están involucradas tanto en el nivel de sustrato como en la fosforilación oxidativa.
• Tanto el nivel de sustrato como la fosforilación oxidativa pueden ocurrir en las mitocondrias..

Diferencia entre la fosforilación a nivel del sustrato y la fosforilación oxidativa

Definición

Fosforilación a nivel de sustrato: La fosforilación a nivel de sustrato se refiere a un tipo de fosforilación en el que un grupo fosfato se transfiere de un sustrato a ADP.

Fosforilación oxidativa: La fosforilación oxidativa se refiere a un tipo de fosforilación que utiliza la energía liberada de la cadena de transporte de electrones para generar ATP.

Ubicación

Fosforilación a nivel de sustrato: La fosforilación a nivel del sustrato ocurre en el citoplasma y en la matriz de mitocondrias..

Fosforilación oxidativa: La fosforilación oxidativa se produce en la membrana interna de las mitocondrias.

Mecanismo

Fosforilación a nivel de sustrato: Un grupo fosfato se elimina directamente de un sustrato mediante una reacción acoplada y se transfiere a ADP..

Fosforilación oxidativa: Los grupos de fosfato se agregan a partir de la energía liberada en la cadena de transporte de electrones..

Correlación

Fosforilación a nivel de sustrato: La fosforilación del sustrato es una fosforilación directa..

Fosforilación oxidativa: La fosforilación oxidativa es una fosforilación indirecta..

Ocurrencia

Fosforilación a nivel de sustrato: La fosforilación a nivel de sustrato ocurre en el ciclo de glucólisis y Krebs..

Fosforilación oxidativa: La fosforilación oxidativa se produce en la cadena de transporte de electrones..

Oxidación / Reducción De Coenzimas

Fosforilación a nivel de sustrato: NAD y FAD se reducen durante la fosforilación a nivel de sustrato.

Fosforilación oxidativa: NADH⁺ y FADH⁺ Se oxidan durante la fosforilación oxidativa..

Producción neta de ATP

Fosforilación a nivel de sustrato: Se producen cuatro ATP durante la fosforilación a nivel de sustrato..

Fosforilación oxidativa: Treinta y cuatro ATP se producen durante la fosforilación oxidativa.

Potencial redox

Fosforilación a nivel de sustrato: El cambio del potencial redox del sustrato es menor en la fosforilación a nivel del sustrato.

Fosforilación oxidativa: El cambio del potencial redox del sustrato es más en la fosforilación oxidativa..

Nivel de oxidación

Fosforilación a nivel de sustrato: La oxidación parcial del sustrato ocurre en la fosforilación a nivel del sustrato..

Fosforilación oxidativa: La oxidación completa de los donantes de electrones se produce en la fosforilación oxidativa..

Conclusión

La fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa son dos métodos para generar ATP dentro de los organismos vivos. El ATP es la principal forma de moléculas de energía utilizadas en los mecanismos celulares. La fosforilación a nivel de sustrato ocurre en el ciclo de glucólisis y Krebs. La fosforilación oxidativa se produce en la cadena de transporte de electrones. La fosforilación a nivel de sustrato es un tipo directo de fosforilación en el que un grupo fosfato se transfiere directamente a una molécula de ADP. La fosforilación oxidativa es un método indirecto de fosforilación en el que la energía liberada en la cadena de transporte de electrones se utiliza para generar ATP. La principal diferencia entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa es el mecanismo de producción de ATP..

Referencia:

1. “Fosforilación a nivel de sustrato”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 6 de octubre de 2017, disponible aquí.
2.Berg, Jeremy M. "Fosforilación oxidativa". Bioquímica. Quinta edición, Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos, 1 de enero de 1970, disponible aquí.

Imagen de cortesía:

1. “ATP a nivel de sustrato que genera fosforilación” por Yikrazuul - Trabajo propio (Dominio público) a través de Commons Wikimedia
2. "Cadena de transporte de electrones mitocondrial-Etc4" Por Fvasconcellos 22:35, 9 de septiembre de 2007 (UTC) - Versión vectorial de w: Image: Etc4.png por TimVickers, (Dominio público) a través de Commons Wikimedia