基質レベル燐酸化と酸化的燐酸化の違い

リン酸化は、特定の酵素を介して有機分子にリン酸基を付加する過程である。細胞内ではリン酸化によりATPが生成される。その他の重要な含リン化合物もリン酸化によって合成される。リン酸化の種類は様々です。このうち、基質レベルでのリン酸化と酸化的リン酸化は、細胞内では一般的なものである。基質レベルリン酸化と酸化的リン酸化の大きな違いは、基質レベルリン酸化では、リン酸基をADPに転移し、電子またはH+輸送系を介して高エネルギーATPを生成するためのエネルギーを供給する他の分子、栄養物、化学物質を介さず、直接リン酸化化合物のリン酸基がADPまたはGDPに移ってATPまたはGTPを生成する点である。

目次1. 概要と主な違い2. 基質レベルリン酸化とは3. 酸化的リン酸化とは4. 並べて比較-基質レベルリン酸化と酸化的リン酸化5. まとめ

基質レベルのリン酸化は何ですか？

高エネルギーATPを生成するために、基質からADPに直接リン酸基を転移させることを基質レベルのリン酸化という。この反応は、主にキナーゼという酵素によって触媒される。リン酸基供与体は、供与体とADPの間に中間体を介することなく、直接ADPにリン酸基を供与または転移させるものである。リン酸基は第1の分子から移動し、第2の分子に受け取られる。リン酸基が切断される際に放出されるエネルギーは、基質レベルのリン酸化においてADPのリン酸化に利用され、反応結合と呼ばれる。以下の式で示すことができる。

解糖は最も一般的な例で、好気的または嫌気的条件下で、2つのホスホエノールピルビン酸分子がピルビン酸キナーゼ酵素によって2つのピルビン酸分子に変換されるときに、基質レベルでのリン酸化によってATPが合成される。また、クレブスサイクルでは、基質レベルでのリン酸化により、atpが生成される。

酸化的リン酸化は何ですか？

酸化的リン酸化とは、好気性呼吸の最終段階で、電子輸送系に沿って電子を移動させ、ADPをリン酸化してATPを合成する過程のことである。NADH電子キャリアとATP合成酵素を使ってATPを形成する。エネルギーは酸化還元反応（プロトン勾配）から、リン酸は無機リン酸プールから得られる。酸化的リン酸化には、最終的な電子受容体として分子状酸素が必要である。したがって、酸化的リン酸化は好気的条件下でのみ実現可能であり、ミトコンドリアの内膜で行われるのである。酸化的リン酸化は、好気性生物において大量のATPを生産するプロセスである。

図02：酸化的リン酸化

基質レベル燐酸化と酸化的燐酸化の違い

概要 - 基質レベル燐酸化 vs. 酸化的燐酸化

基質レベルのリン酸化は、リン酸化された化合物から直接ADPにリン酸基を転移させ、ADPをATPに変換するプロセスである。酸化的リン酸化は、電子伝達鎖で生じたプロトン勾配（H+イオン濃度勾配）を利用して、ADPをATPにリン酸化する。基質レベルのリン酸化は、解糖やクレブスサイクルで見られる。酸化的リン酸化は、電子輸送系で見ることができます。これが基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化の違いである。

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