Substrato fosforilinimas, dar vadinamas substrato lygio fosforilinimu, yra biocheminis procesas, kurio metu ląstelės iš adenozino difosfato (ADP) gamina adenozino trifosfatą (ATP). Šis procesas vyksta citoplazmoje ir yra svarbus metabolizmo, vadinamo glikolize, žingsnis. ATP yra kofaktorius arba kofermentas, o tai reiškia, kad nors ir nėra pats baltymas, jis yra būtinas skatinant reakcijas, perduodant energiją ir veikiant kaip ląstelės kuro šaltinis.
Norint pagaminti ATP per substrato fosforilinimą, neorganinė fosfato grupė turi būti perkelta į ADP iš energingesnės molekulės. Fosfatų grupę sudaro keturi deguonies atomai, sujungti su centriniu fosforo atomu ir turintys neigiamą krūvį. Fermentas tarpininkauja reakcijai tarp ADP ir fosfato junginio. Reakcijos produktai yra ATP ir kitas junginys, susidedantis iš vandenilio, deguonies ir kartais fosforo. Atsižvelgiant į visą reakciją, galime įsivaizduoti, kad ADP su dviem fosfatų grupėmis paverčiamas ATP, molekule su trimis fosfatų grupėmis, pridedant vieną fosfato grupę iš kitos molekulės.
Substrato fosforilinimas vyksta du kartus glikolizės metu – daugiapakopis metabolinis kelias, būtinas gyviems organizmams. Glikolizės metu cukrus gliukozė paverčiama organine rūgštimi piruvatu ir ATP. Šis procesas yra medžiagų apykaitos pagrindas, leidžiantis organizmams cukrų, kurį jie gauna iš maistinių medžiagų, paversti energija.
Ankstyvojo substrato fosforilinimo etape glikolizės metu fosfatų grupė perkeliama į ADP iš junginio, vadinamo 1,3-bisfosfogliceratu. Du substratai, ADP ir 1,3-bisfosfogliceratas, jungiasi prie fermento fosfoglicerato kinazės, kuri katalizuoja reakciją. Gaminamas ATP ir 3-fosfogliceratas.
Paskutinis glikolizės etapas taip pat apima substrato fosforilinimą. Fosfenolpiruvatas, didelės energijos fosfato junginys, per fermentą piruvato kinazę perduoda savo fosfato grupę ADP. Produktai yra ATP ir piruvatas, molekulė, susidedanti iš vandenilio ir deguonies.
Substrato fosforilinimą reguliuoja išoriniai veiksniai ir ne visada gali įvykti glikolizės metu. Pavyzdžiui, kai ląstelėje yra daug ATP, bet mažai ADP, reakcija gali nevykti, nes nėra pakankamai ADP. Pats ATP buvimas taip pat gali slopinti dalyvaujančius fermentus.
Hormonai taip pat atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant glikolizę. Mažas gliukozės kiekis kraujyje, taip pat žinomas kaip mažas cukraus kiekis kraujyje, sukelia gliukagono gamybą. Šis hormonas gaminamas kasoje ir padidina cukraus kiekį kraujyje. Jis slopina piruvatkinazės aktyvumą paskutinėje glikolizės stadijoje, užkertant kelią substrato fosforilinimui.