ο ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) Το μόριο χρησιμοποιείται από ζωντανούς οργανισμούς ως πηγή ενέργειας. Τα κύτταρα αποθηκεύουν ενέργεια στο ATP προσθέτοντας ένα φωσφορική ομάδα σε ADP (διφωσφορική αδενοσίνη).
Η χημείωση είναι ο μηχανισμός που επιτρέπει στα κύτταρα να προσθέσουν την ομάδα φωσφορικών, αλλάζοντας το ADP σε ATP και αποθηκεύοντας ενέργεια στον επιπλέον χημικό δεσμό. Οι συνολικές διαδικασίες του μεταβολισμού της γλυκόζης και κυτταρική αναπνοή αποτελούν το πλαίσιο εντός του οποίου μπορεί να λάβει χώρα η χημείωση και επιτρέπει τη μετατροπή του ADP σε ATP.
Ορισμός ATP και πώς λειτουργεί
Το ATP είναι ένα πολύπλοκο οργανικό μόριο που μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια στους φωσφορικούς δεσμούς του. Λειτουργεί μαζί με το ADP για να τροφοδοτήσει πολλές από τις χημικές διεργασίες στα ζωντανά κύτταρα. Όταν μια οργανική χημική αντίδραση χρειάζεται ενέργεια για να ξεκινήσει, η τρίτη φωσφορική ομάδα του Μόριο ATP μπορεί να ξεκινήσει την αντίδραση προσκολλώντας σε ένα από τα αντιδραστήρια. Η ενέργεια που απελευθερώνεται μπορεί να σπάσει μερικούς από τους υπάρχοντες δεσμούς και να δημιουργήσει νέες οργανικές ουσίες.
Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μεταβολισμός γλυκόζης, τα μόρια γλυκόζης πρέπει να αναλυθούν για την εξαγωγή ενέργειας. Τα κύτταρα χρησιμοποιούν ενέργεια ΑΤΡ για να σπάσουν τους υπάρχοντες δεσμούς γλυκόζης και να δημιουργήσουν απλούστερες ενώσεις. Επιπλέον μόρια ATP χρησιμοποιούν την ενέργειά τους για να βοηθήσουν στην παραγωγή ειδικών ενζύμων και διοξειδίου του άνθρακα.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ομάδα φωσφορικών ΑΤΡ δρα ως ένα είδος γέφυρας. Προσκολλάται σε ένα σύνθετο οργανικό μόριο και ένζυμα ή ορμόνες προσκολλώνται στην ομάδα φωσφορικών. Η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν σπάσει ο δεσμός φωσφορικού ΑΤΡ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σχηματίσει νέους χημικούς δεσμούς και να δημιουργήσει τις οργανικές ουσίες που απαιτούνται από το κύτταρο.
Η χημειοσμωση λαμβάνει χώρα κατά την κυτταρική αναπνοή
Η κυτταρική αναπνοή είναι η οργανική διαδικασία που ενισχύει τα ζωντανά κύτταρα. Τα θρεπτικά συστατικά όπως η γλυκόζη μετατρέπονται σε ενέργεια την οποία μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα κύτταρα για να εκτελέσουν τις δραστηριότητές τους. Τα βήματα του κυτταρική αναπνοή έχουν ως εξής:
- Γλυκόζη στο αίμα διαχέεται από τα τριχοειδή στα κύτταρα.
- Η γλυκόζη χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων.
- Τα μόρια του πυροσταφυλικού μεταφέρονται στο κύτταρο μιτοχόνδρια.
- ο κύκλος του κιτρικού οξέος διασπά τα μόρια του πυροσταφυλικού και παράγει μόρια υψηλής ενέργειας NADH και FADH2.
- ο ΝΑΝΤ και FADH2τα μόρια τροφοδοτούν τα μιτοχόνδρια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
- ο αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίωνΗ χημειοσμωση παράγει ATP μέσω της δράσης του ενζύμου ATP συνθάσης.
Τα περισσότερα από τα βήματα της κυτταρικής αναπνοής λαμβάνουν χώρα μέσα στα μιτοχόνδρια κάθε κελιού. Τα μιτοχόνδρια έχουν μια λεία εξωτερική μεμβράνη και μια βαριά διπλωμένη εσωτερική μεμβράνη. Οι βασικές αντιδράσεις πραγματοποιούνται κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης, μεταφέροντας υλικό και ιόντα από το μήτρα μέσα στην εσωτερική μεμβράνη μέσα και έξω από το ενδιάμεσος χώρος.
Πώς η χημειοσμωση παράγει ATP
Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι το τελικό τμήμα σε μια σειρά αντιδράσεων που ξεκινά με γλυκόζη και τελειώνει με ATP, διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Κατά τη διάρκεια των βημάτων αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, η ενέργεια από NADH και FADH2 χρησιμοποιείται για να αντλία πρωτονίων κατά μήκος της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης στον διαμεμβρανικό χώρο. Η συγκέντρωση πρωτονίων στο διάστημα μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών μιτοχονδριακών μεμβρανών αυξάνεται και η ανισορροπία οδηγεί σε ηλεκτροχημική κλίση κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης.
Η χημειοσμωση λαμβάνει χώρα όταν κινητική δύναμη πρωτονίων προκαλεί τη διάχυση των πρωτονίων σε μια ημι-διαπερατή μεμβράνη. Στην περίπτωση της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, η ηλεκτροχημική βαθμίδα κατά μήκος της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης οδηγεί σε δύναμη κίνησης πρωτονίων στα πρωτόνια στον διαμεμβρανικό χώρο. Η δύναμη δρα για να μετακινήσει τα πρωτόνια πίσω από την εσωτερική μεμβράνη, στην εσωτερική μήτρα.
Ένα ένζυμο που ονομάζεται Σύνθεση ATP είναι ενσωματωμένο στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Τα πρωτόνια διαχέονται μέσω της συνθετάσης ΑΤΡ, η οποία χρησιμοποιεί την ενέργεια από την κινητήρια δύναμη του πρωτονίου για να προσθέσει μια φωσφορική ομάδα σε μόρια ADP που είναι διαθέσιμα στη μήτρα μέσα στην εσωτερική μεμβράνη.
Με αυτόν τον τρόπο, τα μόρια ADP μέσα στα μιτοχόνδρια μετατρέπονται σε ATP στο τέλος του τμήματος αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων της διαδικασίας κυτταρικής αναπνοής. Τα μόρια ATP μπορούν να εξέλθουν από τα μιτοχόνδρια και να λάβουν μέρος σε άλλες κυτταρικές αντιδράσεις.