Substrat Düzeyinde Fosforilasyon:
- Bu işlem, bir fosfat grubunun bir substrat molekülünden ADP'ye doğrudan aktarılmasını ve bunun sonucunda ATP'nin oluşmasını içerir.
- Fosfogliserat kinaz ve piruvat kinaz gibi belirli enzimler, fosfat gruplarını ara moleküllerden ADP'ye aktararak ATP ürettiğinde, glikoliz (glikozun parçalanması) sırasında meydana gelir.
Oksidatif Fosforilasyon (Mitokondrideki Elektron Taşıma Zinciri):
- Oksidatif fosforilasyon, ATP üretimi için en etkili mekanizmadır ve mitokondride gerçekleşir.
- Hücresel solunum sırasında (glikoz veya diğer yakıtların parçalanması), glikoliz ve sitrik asit döngüsünde üretilen NADH ve FADH2 moleküllerinden gelen yüksek enerjili elektronlar, elektron taşıma zinciri boyunca geçirilir.
- Elektron transferinden açığa çıkan enerji, protonları (H+) iç mitokondri zarı boyunca pompalamak için kullanılır ve bir proton gradyanı oluşturulur.
- Protonların bir enzim kompleksi olan ATP sentaz yoluyla geri akışı, ADP'den ve inorganik fosfattan (Pi) ATP sentezini sağlar.
Sitrik Asit Döngüsünde Substrat Düzeyinde Fosforilasyon:
- Sitrik asit döngüsünde (Krebs döngüsü olarak da bilinir), oksidatif fosforilasyonun yanı sıra substrat düzeyinde fosforilasyon da meydana gelir.
- Spesifik olarak, süksinil Co-A sentetaz enzimi, bir fosfat grubunu süksinil Co-A'dan GDP'ye aktararak GTP'yi oluşturur.
- GTP daha sonra fosfat grubunu doğrudan ADP'ye, menghasilkan ATP'ye bağışlayabilir.
Anaerobik Glikoliz:
- Anaerobik koşullar altında, oksijen az olduğunda veya yok olduğunda, hücreler ATP üretmek için anaerobik glikolize ihtiyaç duyar.
- Bu yolda glikoz, elektron taşıma zincirinin katılımı olmadan parçalanır.
- Substrat seviyesinde fosforilasyon, anaerobik glikolizde ATP rejenerasyonunun birincil mekanizmasıdır.
Fosfokreatin Mekiği:
- Kas dokularında kreatin kinaz, bir fosfat grubunun fosfokreatinden (PCr) ADP'ye, menghasilkan ATP'ye transferini kolaylaştırır.
- Bu, özellikle ATP talebinin yüksek olduğu yoğun kas kasılması dönemlerinde hızlı bir enerji rezervi görevi görür.
Glikojenoliz ve Glukoneogenez:
- Özellikle karaciğerde ve iskelet kasında glikojenin parçalanması (glikojenoliz), glikoz-1-fosfat (G1P) ve glikoz-6-fosfatın (G6P) serbest kalmasına neden olabilir.
- Bu ara maddeler daha sonra glikolize girerek substrat düzeyinde fosforilasyon ve/veya oksidatif fosforilasyon yoluyla ATP oluşturabilir.
- Ek olarak, glukoneogenez (karbonhidrat olmayan öncüllerden glikozun sentezi), daha sonra glikoliz ve ATP üretimi için kullanılabilen glikoz üretebilir.
ATP rejenerasyon yolunun seçimi, oksijenin mevcudiyeti, substrat konsantrasyonları ve hücrenin enerji talepleri gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu yollar, hücresel enerji homeostazisini sürdürmek ve farklı dokularda ve fizyolojik koşullardaki metabolik süreçler için gerekli ATP'yi sağlamak için birlikte çalışır.