¿Dónde se lleva a cabo la primera fosforilación a nivel del sustrato?

En la respiración celular, esta fosforilación tiene lugar durante la glucólisis y el ciclo de Krebs. En las reacciones de fosforilación a nivel de sustrato, el grupo fosfato de un reactivo intermediario se transfiere a una molécula de ADP para sintetizar ATP.

La fosforilación oxidativa y la fotofosforilación implican la generación de un gradiente de concentración de electrones a través de la membrana. La fosforilación a nivel de sustrato consiste en la transferencia de un grupo fosforilo desde una molécula de GTP hasta otra de ATP.

Resumen: fosforilación oxidativa

El movimiento "cuesta abajo" de los electrones a través de la cadena causa que el primer, tercer y cuarto complejos bombeen protones hacia el espacio intermembranal. Finalmente, los electrones llegan al oxígeno, el cual los acepta junto con protones y se forma agua.

En los organismos aeróbicos, esta es la principal fuente de ATP. La fosforilación oxidativa genera 26 de las 30 moléculas de ATP que se forman cuando la glucosa se oxida completamente a CO2 y H2O (Stryer, 1995).

Existen tres modalidades de fosforilación: fosforilación a nivel de sustrato ocurre en la glucólisis, fosforilación oxidativa (tiene lugar en la cadena respiratoria mitocondrial y fotofosforilación (se produce en los cloroplastos, durante la fotosíntesis).

La respiración celular (fosforilación oxidativa) tiene lugar en las mitocondrias, donde una serie de enzimas catalizan la transferencia de electrones a oxígeno molecular y la generación de adenosina trifosfato (ATP) que almacena energía.

La fotofosforilación es un proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.

Se refiere al proceso de formación del ATP durante la fotosíntesis. También se conoce como fosforilación fotosintética. La energía luminosa excita y desplaza electrones de la clorofila y otros pigmentos presentes en las plantas.

Desfosforilación es el proceso esencial de remover grupos fosfato de un compuesto orgánico mediante hidrólisis. Su opuesto es la fosforilación. Se encuentra en el movimiento de los músculos así como en muchas otras reacciones dentro del organismo, así como en reacciones en plantas.

En las células, el ATP se sintetiza a través de la respiración celular, un proceso que se lleva a cabo en las mitocondrias de la célula. Durante este fenómeno, se libera la energía química almacenada en la glucosa, mediante un proceso de oxidación que libera CO₂, H₂O y energía en forma de ATP.

En la mitocondria se desarrollan el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. En total, se generan así entre 36 y 38 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa: la glucólisis y el ciclo de Krebs producen dos moléculas de ATP cada uno; la cadena respiratoria, entre 32 y 34 moléculas de ATP.

Conocida como la central de generación de energía de la célula, la mitocondria es donde se forma el ATP a partir de ADP y fosfato. En la membrana de la mitocondria están incrustadas proteínas especiales, las energizadas por el NADH y que producen continuamente ATP para proveer de energía a las células.

Etapas de la glucólisis

Dentro de esta ruta se pueden diferenciar dos fases: 1ª Fase o fase preparatoria en la que se produce un consumo de energía, formada por las cinco primeras reacciones y una, 2ª Fase o fase de degradación, formada por las cinco últimas reacciones y en la que se produce la obtención de energía.

Este mecanismo requiere la acción concertada de dos tipos de enzimas: las proteínas kinasas que realizan la fosforilación y las fosfoproteínas fosfatasas que catalizan la desfosforilación.

Dentro de la matriz mitocondrial, el piruvato sufre una descarboxilación oxidativa en la que interviene el complejo de tres enzimas que forman la piruvato deshidrogenasa.

El grupo fosfato es uno de los grupos funcionales más importantes para la vida. Se halla en los nucleótidos, tanto en los que forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), como los que intervienen en el transporte de energía química (ATP).

La fosforilación a nivel de sustrato es la síntesis de ATP acoplada a una reacción exergónica sin intervención de la enzima ATP-sintasa. Está mediada por enzimas quinasas y se produce, por ejemplo, en el ciclo de Krebs o en la glucólisis; constituye únicamente una pequeña parte del total de ATP producido en la célula.

Cuando hay exceso de ATP se forma fosfocreatina, y cuando baja la concentración de ATP (las células requieren energía) éste se regenera a partir de ADP a costa de la fosfocreatina.

El ATP, por ejemplo, es una señal de "alto": niveles elevados significan que la célula tiene suficiente ATP y no necesita hacer más con la respiración celular. Este es un caso de inhibición por retroalimentación, en el que un producto "retroalimenta" para apagar su vía.

El NADPH es un compuesto reductor que junto con el ATP se encargan de transformar el agua y el dióxido de carbono en compuestos orgánicos reducidos (glucosa p. ej.), liberando oxígeno. Este articulo se basa en el articulo NADPH publicado en la enciclopedia libre de Wikipedia.

Reducción. En la segunda etapa, el ATP y NADPH se utilizan para convertir las moléculas de 3-PGA en moléculas de azúcar de tres carbonos, gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Esta etapa se llama así, porque NADPH debe donar sus electrones o reducir a un intermediario de tres carbonos para formar el G3P.

En las plantas, la glicolisis se realiza tanto en el citosol como en los plastos, aunque la contribución de cada ruta al metabolismo primario y el nivel de integración entre ellas es, por el momento, poco conocido. Los modelos de las rutas glicolíticas se basan, principalmente, en evidencias bioquímicas.

La cadena respiratoria acepta equivalentes reductores de diversos sustratos como el nicotinamida adenindinucleótido reducido (NADH) y el flavín adenin dinucleótido reducido (FADH2).

La principal razón que explica esta rápida fosforilación de la glucosa tras su entrada en la célula, es prevenir su difusión al exterior, ya que la fosforilación añade un grupo fosfato cargado que impide que la glucosa-6-fosfato pueda atravesar la membrana plasmática.

El complejo MPF fosforila las proteínas en la envoltura nuclear, lo que resulta en la fragmentación de la membrana nuclear en vesículas (y la liberación de algunas proteínas de la membrana).

Pero para poder producir la fosforilación de la glucosa, la célula debe aportar una molécula de ATP, mediante una reacción de hidrólisis, a este aumento de energía de un compuesto se le denomina energía de activación.