Jak se ADP převádí na ATP během chemiosmózy v mitochondriích

The ATP (adenosintrifosfát) molekula je používána živými organismy jako zdroj energie. Buňky ukládají energii v ATP přidáním a fosfátová skupina na ADP (adenosindifosfát).

Chemiosmóza je mechanismus, který umožňuje buňkám přidávat fosfátovou skupinu, měnit ADP na ATP a ukládat energii do extra chemické vazby. Celkové procesy metabolismu glukózy a buněčné dýchání tvoří rámec, ve kterém může probíhat chemiosmóza, a umožňuje převod ADP na ATP.

ATP je složitá organická molekula, která může ukládat energii ve svých fosfátových vazbách. Funguje společně s ADP k napájení mnoha chemických procesů v živých buňkách. Když organická chemická reakce potřebuje energii, aby mohla začít, třetí fosfátová skupina Molekula ATP může zahájit reakci připojením k jednomu z reaktantů. Uvolněná energie může rozbít některé ze stávajících vazeb a vytvořit nové organické látky.

Například během metabolismus glukózymusí být molekuly glukózy rozloženy, aby se získala energie. Buňky používají energii ATP k rozbití stávajících glukózových vazeb a vytváření jednodušších sloučenin. Další molekuly ATP využívají svou energii k produkci speciálních enzymů a oxidu uhličitého.

V některých případech působí ATP fosfátová skupina jako druh mostu. Naváže se na složitou organickou molekulu a enzymy nebo hormony se navážou na fosfátovou skupinu. Energie uvolněná při rozbití fosfátové vazby ATP může být použita k vytvoření nových chemických vazeb a vytvoření organických látek potřebných pro buňku.

Buněčné dýchání je organický proces, který pohání živé buňky. Živiny, jako je glukóza, se přeměňují na energii, kterou mohou buňky využívat k výkonu svých činností. Kroky buněčné dýchání jsou následující:

1. Glukóza v krvi difunduje z kapilár do buněk.
2. Glukóza je rozdělena na dvě části molekuly pyruvátu v buněčné cytoplazmě.
3. Molekuly pyruvátu jsou transportovány do buňky mitochondrie.
4. The cyklus kyseliny citronové rozkládá molekuly pyruvátu a produkuje vysokoenergetické molekuly NADH a FADH₂.
5. The NADH a FADH₂molekuly pohánějí mitochondrie elektronový transportní řetězec.
6. The elektronový transportní řetězecChemiozmóza produkuje ATP působením enzymu ATP syntázy.

Probíhá většina kroků buněčného dýchání uvnitř mitochondrií každé buňky. Mitochondrie mají hladkou vnější membránu a silně složenou vnitřní membránu. Klíčové reakce probíhají přes vnitřní membránu a přenášejí materiál a ionty z matice uvnitř vnitřní membrány do az ven mezimembránový prostor.

Řetězec transportu elektronů je posledním segmentem v řadě reakcí, které začínají glukózou a končí ATP, oxidem uhličitým a vodou. Během kroků řetězce transportu elektronů je energie z NADH a FADH₂ je zvyklý pumpovat protony přes vnitřní mitochondriální membránu do mezimembránového prostoru. Koncentrace protonů v prostoru mezi vnitřní a vnější mitochondriální membránou stoupá a nerovnováha má za následek elektrochemický gradient přes vnitřní membránu.

Chemiosmóza probíhá, když a hnací síla protonu způsobuje difúzi protonů přes polopropustnou membránu. V případě řetězce transportu elektronů vede elektrochemický gradient přes vnitřní mitochondriální membránu k protonové hybné síle na protony v mezimembránovém prostoru. Síla působí k pohybu protonů zpět přes vnitřní membránu do vnitřní matrice.

Enzym zvaný ATP syntáza je uložen ve vnitřní mitochondriální membráně. Protony difundují ATP syntázou, která využívá energii z protonové hybné síly k přidání fosfátové skupiny k molekulám ADP dostupným v matrici uvnitř vnitřní membrány.

Tímto způsobem se molekuly ADP uvnitř mitochondrií přeměňují na ATP na konci segmentu transportního řetězce elektronů v procesu buněčného dýchání. Molekuly ATP mohou opustit mitochondrie a účastnit se dalších buněčných reakcí.