底物水平磷酸化和氧化磷酸化的区别

主要区别 - 底物水平磷酸化与氧化磷酸化

底物水平磷酸化和氧化磷酸化是生物体内发生的两种磷酸化过程。磷酸化是指磷酸基团从一种化合物转移到另一种化合物。通常，术语“磷酸化”用于描述 ATP 的形成。生物体以 ATP 的形式使用能量。在真核生物中，产生 ATP 的细胞器是线粒体。但是，一些 ATP 也在细胞质内产生。这 主要区别 底物水平磷酸化和氧化磷酸化之间的区别是 底物水平磷酸化是通过使用从偶联反应获得的能量用磷酸基团直接磷酸化 ADP，而氧化磷酸化是从氧化的 NADH 和 FADH 产生 ATP₂.

涵盖的关键领域

1. 什么是底物水平磷酸化 – 定义、过程、特征 2.什么是氧化磷酸化 – 定义、过程、特征 3. 底物水平磷酸化和氧化磷酸化有何相似之处 – 共同特征概要 4.底物水平磷酸化和氧化磷酸化有什么区别 – 主要差异的比较

关键词：二磷酸腺苷 (ADP)、三磷酸腺苷 (ATP)、细胞质、糖酵解、三羧酸循环、线粒体、氧化磷酸化、底物水平磷酸化

什么是底物水平磷酸化

底物水平磷酸化是指一种磷酸化，其中磷酸基团从底物转移到 ADP。它还可以在鸟苷二磷酸 (GDP) 上添加一个磷酸基团，以形成三磷酸鸟苷 (GTP)。磷酸基团通过偶联反应直接从底物上去除并转移到 ADP 或 GDP 中。图1显示了底物水平磷酸化的示例反应。

图 1：底物水平磷酸化

底物水平磷酸化发生在糖酵解和三羧酸循环中。糖酵解是有氧呼吸和无氧呼吸的第一步。在糖酵解中，会发生两个底物水平的磷酸化反应，并产生四个 ATP 分子。磷酸甘油酸激酶和丙酮酸激酶是参与糖酵解中底物水平磷酸化的两种酶。克雷布斯循环只发生在有氧呼吸中。在三羧酸循环中，底物水平磷酸化发生在线粒体基质中。克雷布斯循环中也会发生两种底物水平的磷酸化反应。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和琥珀酸 CoA 连接酶是参与三羧酸循环中底物水平磷酸化的两种酶。在三羧酸循环期间，2ATP 由底物水平磷酸化产生。除了 ATP、6NADH 和 2FADH₂产生 s，并且它们的还原电位用于通过有氧呼吸中的氧化磷酸化产生 ATP。

什么是氧化磷酸化

氧化磷酸化是指利用电子传递链释放的能量产生ATP的一类磷酸化。它存在于真核生物的线粒体内膜中。在原核生物中，氧化磷酸化发生在质膜中。 NADH 和 FADH 等高能分子₂ 在糖酵解、三羧酸循环和脂肪酸循环中形成的物质在电子传递链中被氧化回。这些分子释放的能量用于在氧化磷酸化中生成 ATP。氧化磷酸化仅发生在有氧呼吸中。它每分子葡萄糖产生 26 个 ATP。氧化磷酸化如图2所示。

图 2：氧化磷酸化

参与氧化磷酸化的酶是 ATP 合酶、细胞色素还原酶、细胞色素 C 氧化酶和 NADH-Q 还原酶。

底物水平磷酸化和氧化磷酸化之间的相似性

底物水平磷酸化和氧化磷酸化的区别

定义

底物水平磷酸化： 底物水平磷酸化是指一种磷酸化，其中磷酸基团从底物转移到 ADP。

氧化磷酸化： 氧化磷酸化是指一种磷酸化，它利用电子传递链释放的能量产生 ATP。

地点

底物水平磷酸化： 底物水平磷酸化发生在细胞质和线粒体基质中。

氧化磷酸化： 氧化磷酸化发生在线粒体的内膜上。

机制

底物水平磷酸化： 磷酸基团通过偶联反应直接从底物上去除并转移到 ADP 中。

氧化磷酸化： 磷酸基团是从电子传输链中释放的能量中添加的。

发生

底物水平磷酸化： 底物水平磷酸化发生在糖酵解和克雷布斯循环中。

氧化磷酸化： 氧化磷酸化发生在电子传递链中。

辅酶的氧化/还原

底物水平磷酸化： NAD 和 FAD 在底物水平磷酸化期间减少。

氧化磷酸化： NADH⁺ 和FADH⁺ 在氧化磷酸化过程中被氧化。

ATP 净产量

底物水平磷酸化： 在底物水平磷酸化过程中会产生四种 ATP。

氧化磷酸化： 在氧化磷酸化过程中会产生 34 个 ATP。

氧化还原电位

底物水平磷酸化： 底物水平磷酸化中底物氧化还原电位的变化较小。

氧化磷酸化： 底物氧化还原电位的变化更多是氧化磷酸化。

氧化程度

底物水平磷酸化： 底物的部分氧化发生在底物水平的磷酸化中。

氧化磷酸化： 电子供体的完全氧化发生在氧化磷酸化中。

结论

底物水平磷酸化和氧化磷酸化是生物体内生成 ATP 的两种方法。 ATP 是用于细胞机制的能量分子的主要形式。底物水平磷酸化发生在糖酵解和克雷布斯循环中。氧化磷酸化发生在电子传递链中。底物水平磷酸化是一种直接类型的磷酸化，其中磷酸基团直接转移到 ADP 分子上。氧化磷酸化是一种间接的磷酸化方法，其中电子传递链中释放的能量用于生成 ATP。底物水平磷酸化和氧化磷酸化之间的主要区别在于产生 ATP 的机制。

参考：

1.“底物水平磷酸化。”维基百科，维基媒体基金会，2017 年 10 月 6 日，可在此处获得。2.Berg, Jeremy M.“氧化磷酸化”。生物化学。第 5 版。，美国国家医学图书馆，1970 年 1 月 1 日，可在此处获取。

图片提供：

1. Yikrazuul 撰写的“底物级磷酸化生成 ATP” – 自己的作品（公共领域），来自 Commons Wikimedia2。 “线粒体电子传递链-Etc4”，作者：Fvasconcellos 22:35，2007 年 9 月 9 日（UTC） – TimVickers 的 w:Image:Etc4.png 矢量版本，（公共领域）通过 Commons Wikimedia