底物水平磷酸化的主要差异(main difference substrate level phosphorylation) vs. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)

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。磷酸化是指磷酸基从一种化合物转移到另一种化合物。通常，磷酸化一词用于描述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，有些ATP也在细胞质内产生。底物水平磷酸化与氧化磷酸化的主要区别在于底物水平的磷酸化是利用耦合反应获得的能量直接磷酸化ADP与磷酸基团，而氧化磷酸化是由氧化NADH和FADH2产生ATP。

覆盖的关键领域

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之间有何相似之处-共同特征概述4.底物水平磷酸化和氧化磷酸化之间有何区别-主要差异比较

关键词：二磷酸腺苷（ADP）、三磷酸腺苷（ATP）、细胞质、糖酵解、克雷布斯循环、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(substrate level phosphorylation)？

底物水平磷酸化是指磷酸基从底物转移到ADP的一种磷酸化。它还可以向二磷酸鸟苷（GDP）中添加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。底物水平磷酸化的示例反应如图1所示。

Figure 1: Substrate Level Phosphorylation

底物水平的磷酸化发生在糖酵解和Krebs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，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底物水平磷酸化的两种酶。Krebs循环只发生在有氧呼吸中。在Krebs循环中，线粒体基质发生底物水平的磷酸化。在Krebs循环中也发生了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辅酶a连接酶是Krebs循环中参与底物水平磷酸化的两种酶。在Krebs循环中，2atp是由底物水平的磷酸化产生的。除ATP外，还产生6NADHs和2FADH2s，它们的还原电位用于有氧呼吸中的氧化磷酸化生成ATP。

什么是氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)？

氧化磷酸化是指利用电子传递链释放的能量产生ATP的一种磷酸化。在真核生物的线粒体内膜中发现。在原核生物中，氧化磷酸化发生在质膜上。在糖酵解、Krebs循环和脂肪酸循环中形成的NADH和FADH2等高能分子在电子传递链中被氧化。这些分子释放的能量用于氧化磷酸化过程中ATP的生成。氧化磷酸化只发生在有氧呼吸。每一个葡萄糖分子产生26个ATP。氧化磷酸化如图2所示。

Figure 2: Oxidative Phosphorylation

参与氧化磷酸化的酶有ATP合成酶、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的相似性

• 底物水平和氧化磷酸化都给ADP增加了一个磷酸基。
• 酶参与底物水平和氧化磷酸化。
• 底物水平和氧化磷酸化都可以发生在线粒体中。

底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)和氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)的区别

定义

底物水平磷酸化：底物水平磷酸化是指磷酸基从底物转移到ADP的一种磷酸化。

氧化磷酸化：氧化磷酸化是指一种利用电子传递链释放的能量产生ATP的磷酸化。

位置

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：磷酸基通过耦合反应直接从底物上除去，并转移到ADP中。

氧化磷酸化：磷酸基团是从电子传递链中释放的能量中加入的。

相关性

底物水平磷酸化：底物磷酸化是一种直接磷酸化。

氧化磷酸化：氧化磷酸化是一种间接磷酸化。

发生

底物水平磷酸化：底物水平的磷酸化发生在糖酵解和Krebs循环中。

氧化磷酸化：氧化磷酸化发生在电子传递链。

辅酶的氧化/还原

底物水平磷酸化：NAD和FAD在底物水平磷酸化过程中减少。

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产生四个atp。

氧化磷酸化：在氧化磷酸化过程中产生34个ATPs。

氧化还原电位

底物水平磷酸化：底物水平磷酸化时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在氧化磷酸化中更为明显。

氧化水平

底物水平磷酸化：底物的部分氧化发生在底物水平磷酸化。

氧化磷酸化：在氧化磷酸化过程中，电子供体被完全氧化。

结论

底物水平磷酸化和氧化磷酸化是生物体内产生ATP的两种方法。ATP是细胞机制中能量分子的主要形式。底物水平的磷酸化发生在糖酵解和Krebs循环中。氧化磷酸化发生在电子传递链中。底物水平磷酸化是磷酸基团直接转移到ADP分子上的一种直接磷酸化。氧化磷酸化是一种间接的磷酸化方法，利用电子传递链中释放的能量产生ATP。底物水平磷酸化和氧化磷酸化的主要区别在于ATP的产生机制。

引用

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，可在此处查阅。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，可在这里获得。 2.贝格，杰里米·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，