הבדל מפתח – זרחון ברמת המצע לעומת זרחון חמצוני
זרחון הוא תהליך שמוסיף קבוצת פוספט למולקולה אורגנית על ידי אנזימים ספציפיים. זהו מנגנון חשוב המתרחש בתא להעברת אנרגיה או לאגירת אנרגיה בצורה של קשרים באנרגיה גבוהה בין קבוצות פוספט. ATP נוצר בתאים על ידי זרחון. תרכובות חשובות אחרות המכילות פוספט מסונתזות גם הן על ידי זרחון. ישנם סוגים שונים של זרחון. ביניהם, זרחון ברמת המצע וזרחון חמצוני שכיחים בתאים.ההבדל העיקרי בין זרחון ברמת המצע לזרחון חמצוני הוא שבזרחון ברמת המצע, קבוצת פוספט מתרכובת מזורחת מועברת ישירות ל-ADP או GDP ליצירת ATP או GTP מבלי לערב מולקולות אחרות תוך כדי זרחון חמצוני או חומרים מזינים. אנרגיה להעברת קבוצת פוספט ל-ADP ויצירת ATP באנרגיה גבוהה בעזרת אלקטרונים או מערכת תחבורה H+.
מהו זרחון ברמת המצע?
העברה ישירה של קבוצת פוספט ממצע ל-ADP ליצירת ATP באנרגיה גבוהה ידועה כזרחון ברמת המצע. תגובה זו מזורזת בעיקר על ידי האנזים קינאזות. תורם קבוצת פוספטים תורם ישירות או מעביר קבוצת פוספט ל-ADP ללא מעורבות של מתווך בין התורם ל-ADP. קבוצת הפוספט מועברת מהמולקולה הראשונה ומתקבלת על ידי המולקולה השנייה.האנרגיה המשתחררת במהלך שבירה של קבוצת הפוספט משמשת לזרחון של ADP בזרחון ברמת המצע, והיא מכונה צימוד תגובה. ניתן להראות זאת באמצעות המשוואה הבאה.
גליקוליזה היא הדוגמה הנפוצה ביותר שבה ATP מסונתז באמצעות זרחון ברמת המצע כאשר שתי מולקולות פוספואנול פירובט מומרות לשתי מולקולות פירובט על ידי אנזים פירובט קינאז בתנאים אירוביים או אנאירוביים. יתרה מכך, במהלך מחזור קרבס, ATP מיוצרים באמצעות זרחון ברמת המצע.
מהו זרחון חמצוני?
זרחון חמצוני הוא תהליך המזרחן ADP כדי לסנתז ATP על ידי העברת אלקטרונים לאורך שרשרת העברת האלקטרונים בשלב הסופי של הנשימה האירובית.הוא משתמש בנשאי אלקטרונים NADH ובאנזים ATP synthase ליצירת ATP. האנרגיה מופקת מתגובות החיזור (שיפוע פרוטונים), והפוספטים מגיעים ממאגר הפוספטים האנאורגניים. זרחון חמצוני זקוק לחמצן מולקולרי כמקבל האלקטרונים הסופי. לפיכך, זרחון חמצוני אפשרי רק בתנאים אירוביים, והוא מתרחש בקרום הפנימי של המיטוכונדריה. זרחון חמצוני הוא תהליך אשר מניב מספר גבוה יותר של ATP באורגניזמים האירוביים.
איור 02: זרחון חמצוני
מה ההבדל בין זרחון ברמת מצע לזרחון חמצוני?
זרחון ברמת מצע לעומת זרחון חמצוני |
|
| זרחון ברמת מצע מעביר ישירות קבוצת פוספט מהמצע (תרכובת זרחתית) ל-ADP כדי לייצר ATP. | זרחון חמצוני הוא תהליך שבו אנרגיה המשתחררת על ידי חמצון כימי של חומרים מזינים משמשת לסינתזה של ATP. |
| Energy Used | |
| אנרגיה נוצרת מתגובה משולבת לתהליך זה. | לתהליך זה נעשה שימוש באנרגיה שנוצרת מהתגובה של שרשרת הובלה של אלקטרונים. |
| פוטנציאל Redox | |
| הפרש קטן של פוטנציאל חיזור נוצר בזרחון ברמת המצע. | הבדל גדול בפוטנציאל החיזור נוצר כדי להפעיל זרחון זה. |
| תנאים | |
| זה מתרחש גם בתנאים אירוביים וגם בתנאים אנאירוביים. | זה מתרחש בתנאים אירוביים. |
| חמצון תרכובות | |
| המצעים מחומצנים חלקית. | תורמי האלקטרונים מחומצנים לחלוטין. |
| מיקומים | |
| זרחון ברמת המצע מתרחש בציטוזול ובמיטוכונדריה | זרחון חמצוני מתרחש במיטוכונדריה. |
| התרחשות | |
| ניתן לראות זאת בגליקוליזה ובמחזור קרבס. | זה מתרחש רק במהלך שרשרת העברת האלקטרונים. |
| שיוך עם שרשרת תעבורת אלקטרונים ו-ATP Synthase | |
| זרחון ברמת המצע אינו קשור לשרשרת הובלה של אלקטרונים או סינתאז ATP | זה קשור לשרשרת העברת אלקטרונים וסינתאז ATP. |
| מעורבות של O2 ו-NADH | |
| זה לא משתמש ב-O2 או NADH ליצירת ATP. | זה משתמש ב-O2 וב-NADH כדי לייצר ATP. |
סיכום – זרחון ברמת מצע לעומת זרחון חמצוני
זרחון ברמת מצע הוא תהליך הממיר ADP ל-ATP על ידי העברה ישירה של קבוצת פוספט מתרכובת מזורחת ל-ADP.זרחון חמצוני משתמש בשיפוע פרוטונים (H+ שיפוע ריכוז יונים) שנוצר בשרשרת הובלת האלקטרונים כדי לזרחן ADP ל-ATP באורגניזמים אירוביים. ניתן לראות זרחון ברמת המצע בגליקוליזה ובמחזור קרבס. ניתן לראות זרחון חמצוני בשרשרת הובלה של אלקטרונים. זה ההבדל בין זרחון ברמת המצע לבין זרחון חמצוני.
