Substratkettenphosphorylierung

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Bei der Substratkettenphosphorylierung wird außerhalb der Atmungskette ATP gewonnen, das bei allen Organismen der unentbehrliche Energieüberträger des Zellstoffwechsels ist.

Die Substratkettenphosphorylierung ist dann besonders wichtig, wenn der Organismus keinen Sauerstoff verarbeiten kann oder wenn zu wenig Sauerstoff vorhanden ist, z.B. bei Gärungen oder unter Sauerstoffmangel-Bedingungen. Bei Sauerstoff veratmenden Organismen wird, da hier der Citratzyklus stattfinden kann, wesentlich mehr ATP innerhalb der Atmungskette gewonnen. Pflanzen können im Rahmen der Photosynthese ATP herstellen.

Die Substratkettenphosphorylierung verläuft nach dem Prinzip:

Wie aus der Abbildung ersichtlich, geht der Übertragung des Phosphatrestes auf ATP mitunter eine Phosphorylierung mit (anorganischem) Phosphat voraus.

Folgende Reaktionen zählen zur Substratkettenphosphorylierung:
In der Glycolyse:

• 1,3-Bisphosphoglycerat + ADP → 3-Phosphoglycerat + ATP (beteiligtes Enzym: Phosphoglycerat-Kinase)
• Phosphoenolpyruvat + ADP → Pyruvat + ATP (beteiligtes Enzym: Pyruvat-Kinase)

Im Citratzyklus:

• Succinyl-CoA + GDP + Phosphat → Succinat + GTP + HS-CoA (beteiligtes Enzym: Succinyl-CoA-Synthetase)

Von GTP kann das Phosphat in einem weiteren Schritt ohne Energieverlust leicht auf ADP übertragen werden, wodurch ebenfalls ATP entsteht (Beteiligtes Enzym: Nukleosiddiphosphat-Kinase).

Siehe auch: Substratphosphorylierung