Substratkettenphosphorylierung

Synonyme: Substratstufenphosphorylierung, Substratphosphorylierung
Englisch: substrate level phosphorylation

Definition

Die Substratkettenphosphorylierung ist ein metabolischer Prozess in Zellen, über den ATP bzw. GTP generiert wird. Im Vergleich zur oxidativen Phosphorylierung ist hierfür kein Elektronentransport über die Atmungskette und kein Sauerstoff nötig.

Prinzip

Bei der Substratkettenphosphorylierung wird, im Laufe eines Stoffwechselweges, der Substratkette eine organisch gebundene Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP übertragen. Dadurch wird die in der Substratkette freigesetzte Energie in Form einer energiereichen Bindung gespeichert.

Glykolyse

Während der Glykolyse findet bei zwei Schritten eine Substratkettenphosphorylierung statt.

1,3-Bisphosphoglycerat + ADP → 3-Phosphoglycerat + ATP (Phosphoglyceratkinase)
Phosphoenolpyruvat + ADP → Pyruvat + ATP (Pyruvatkinase)

Citratzyklus

Im Citratzyklus wird die Phosphatgruppe auf GDP übertragen. Hier wird zwar wie bei der oxidativen Phosphorylierung anorganisches Phosphat verwendet, es handelt sich aber trotzdem um eine Substratkettenphosphorylierung.

Succinyl-CoA + GDP + Phosphat → Succinat + GTP + HS-CoA (Succinyl-CoA-Synthetase)

Bedeutung

Grundsätzlich kann über die Substratkettenphosphorylierung schneller ATP generiert werden, als über die oxidative Phosphorylierung. Die Bildung von ATP durch die Kreatinkinase aus Kreatin-Phosphat wird bespielsweise in Muskeln und im Gehirn genutzt, um kurzfristig ATP bereitzustellen. Erythrozyten besitzen keine Mitochondrien und sind entsprechend auf die ATP-Produktion während der Glykolyse angewiesen, weil in ihnen keine oxidative Phosphorylierung stattfinden kann.