Τι είναι η φωσφορυλίωση του υποστρώματος;

Η φωσφορυλίωση του υποστρώματος, που ονομάζεται επίσης φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος, είναι μια βιοχημική διαδικασία με την οποία τα κύτταρα καθιστούν τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) από διφωσφορική αδενοσίνη (ADP).Αυτή η διαδικασία εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα και αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στη μεταβολική οδό γνωστή ως γλυκόλυση.Το ATP είναι ένας συμπαράγοντας ή το συνένζυμο, πράγμα που σημαίνει ότι αν και δεν είναι η ίδια η πρωτεΐνη, είναι απαραίτητο για την οδήγηση αντιδράσεων, τη μεταφορά ενέργειας και τη δράση ως πηγή καυσίμου για το κύτταρο.Η ομάδα φωσφορικών πρέπει να μεταφέρεται σε ADP από ένα πιο ενεργητικό μόριο.Η ομάδα φωσφορικών αποτελείται από τέσσερα άτομα οξυγόνου που συνδέονται με ένα κεντρικό άτομο φωσφόρου και μεταφέρει αρνητικό φορτίο.Ένα ένζυμο διαμεσολαβεί την αντίδραση μεταξύ της ADP και της φωσφορικής ένωσης.Τα προϊόντα της αντίδρασης είναι ΑΤΡ και μια άλλη ένωση που αποτελείται από υδρογόνο, οξυγόνο και μερικές φορές φωσφόρο.Λαμβάνοντας την αντίδραση στο σύνολό της, μπορούμε να απεικονίσουμε την ADP, με τις δύο φωσφορικές ομάδες της, να μετατραπεί σε ΑΤΡ, ένα μόριο με τρεις φωσφορικές ομάδες, μέσω της προσθήκης μίας φωσφορικής ομάδας από ένα άλλο μόριο.Μια μεταβολική οδός πολλαπλών βημάτων που είναι απαραίτητη για τους ζωντανούς οργανισμούς.Στη γλυκόλυση, η γλυκόζη της ζάχαρης μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό οργανικό οξύ και ΑΤΡ.Αυτή η διαδικασία βρίσκεται στον πυρήνα του μεταβολισμού, επιτρέποντας στους οργανισμούς να μετατρέψουν τη ζάχαρη που κερδίζουν από τα θρεπτικά συστατικά σε ενέργεια.

Κατά τη διάρκεια του πρώιμου βήματος φωσφορυλίωσης του υποστρώματος στη γλυκόλυση, μια φωσφορική ομάδα μεταφέρεται σε ADP από μια ένωση που ονομάζεται 1,3-βισφωσφογλυκερυτική.Τα δύο υποστρώματα, ADP και 1,3-βισφωσφογλυκερυτικό, δεσμεύονται στο ένζυμο φωσφογλυκερωτική κινάση, η οποία καταλύει την αντίδραση.Παράγουν ATP και 3-φωσφογλυκερίνη.

Το τελικό βήμα της γλυκόλυσης περιλαμβάνει επίσης φωσφορυλίωση υποστρώματος.Η φωσφοενολιπυροσταφυλική, μια φωσφορική ένωση υψηλής ενέργειας, μεταφέρει τη φωσφορική της ομάδα σε ADP μέσω της ενζυμικής πυροσταφυλικής κινάσης.Τα προϊόντα είναι ΑΤΡ και πυροσταφυλικό, ένα μόριο που αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο.

Η φωσφορυλίωση του υποστρώματος ρυθμίζεται από εξωτερικούς παράγοντες και μπορεί να μην εμφανίζεται πάντοτε κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης.Όταν ένα κύτταρο έχει μεγάλη ποσότητα ΑΤΡ, αλλά λίγο ADP, για παράδειγμα, η αντίδραση μπορεί να μην προχωρήσει επειδή δεν υπάρχει αρκετή ADP για χρήση.Η παρουσία του ίδιου του ΑΤΡ μπορεί επίσης να αναστέλλει τα εμπλεκόμενα ένζυμα.Οι ορμόνες παίζουν ρόλο στη ρύθμιση της γλυκόλυσης επίσης.Το χαμηλό επίπεδο γλυκόζης στο αίμα, γνωστό και ως χαμηλό σάκχαρο στο αίμα, έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή γλυκογόνου.Αυτή η ορμόνη παράγεται στο πάγκρεας και αυξάνει το σάκχαρο του αίματος.Αναστέλλει τη δραστικότητα της πυροσταφυλικής κινάσης στο τελικό βήμα της γλυκόλυσης, εμποδίζοντας τη λήψη φωσφορυλίωσης υποστρώματος.