La ATP (trifosfato de adenosina) La molécula es utilizada por los organismos vivos como fuente de energía. Las células almacenan energía en ATP agregando un grupo fosfato a ADP (difosfato de adenosina).
La quimiosmosis es el mecanismo que permite a las células agregar el grupo fosfato, cambiando ADP a ATP y almacenando energía en el enlace químico adicional. Los procesos generales del metabolismo de la glucosa y respiración celular constituyen el marco dentro del cual puede tener lugar la quimiosmosis y permiten la conversión de ADP en ATP.
Definición de ATP y cómo funciona
El ATP es una molécula orgánica compleja que puede almacenar energía en sus enlaces fosfato. Trabaja junto con ADP para impulsar muchos de los procesos químicos en las células vivas. Cuando una reacción química orgánica necesita energía para comenzar, el tercer grupo fosfato del Molécula de ATP puede iniciar la reacción adhiriéndose a uno de los reactivos. La energía liberada puede romper algunos de los enlaces existentes y crear nuevas sustancias orgánicas.
Por ejemplo, durante metabolismo de la glucosa, las moléculas de glucosa deben descomponerse para extraer energía. Las células utilizan la energía ATP para romper los enlaces de glucosa existentes y crear compuestos más simples. Las moléculas de ATP adicionales usan su energía para ayudar a producir enzimas especiales y dióxido de carbono.
En algunos casos, el grupo fosfato de ATP actúa como una especie de puente. Se adhiere a una molécula orgánica compleja y las enzimas u hormonas se adhieren al grupo fosfato. La energía liberada cuando se rompe el enlace de fosfato de ATP se puede utilizar para formar nuevos enlaces químicos y crear las sustancias orgánicas que necesita la célula.
La quimiosmosis tiene lugar durante la respiración celular
La respiración celular es el proceso orgánico que impulsa a las células vivas. Los nutrientes como la glucosa se convierten en energía que las células pueden utilizar para realizar sus actividades. Los pasos de respiración celular son como sigue:
- Glucosa en la sangre se difunde de los capilares a las células.
- La glucosa se divide en dos moléculas de piruvato en el citoplasma celular.
- Las moléculas de piruvato se transportan al interior de la célula. mitocondrias.
- La ciclo del ácido cítrico descompone las moléculas de piruvato y produce moléculas de alta energía NADH y FADH2.
- La NADH y FADH2moléculas alimentan las mitocondrias cadena de transporte de electrones.
- La cadena de transporte de electronesLa quimiosmosis produce ATP a través de la acción de la enzima ATP sintasa.
La mayoría de los pasos de la respiración celular tienen lugar dentro de las mitocondrias de cada celda. Las mitocondrias tienen una membrana externa lisa y una membrana interna muy doblada. Las reacciones clave tienen lugar a través de la membrana interna, transfiriendo material e iones desde el matriz dentro de la membrana interna dentro y fuera del Espacio Intermembrano.
Cómo la quimiosmosis produce ATP
La cadena de transporte de electrones es el segmento final de una serie de reacciones que comienza con glucosa y termina con ATP, dióxido de carbono y agua. Durante los pasos de la cadena de transporte de electrones, la energía de NADH y FADH2 se usa para bombear protones a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio intermembrana. La concentración de protones en el espacio entre las membranas mitocondriales interna y externa aumenta y el desequilibrio da como resultado una gradiente electroquímico a través de la membrana interna.
La quimiosmosis se produce cuando un fuerza motriz del protón hace que los protones se difundan a través de una membrana semipermeable. En el caso de la cadena de transporte de electrones, el gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial interna da como resultado una fuerza motriz de protones sobre los protones en el espacio intermembrana. La fuerza actúa para mover los protones a través de la membrana interna hacia la matriz interior.
Una enzima llamada ATP sintasa está incrustado en la membrana mitocondrial interna. Los protones se difunden a través de la ATP sintasa, que utiliza la energía de la fuerza motriz del protón para agregar un grupo fosfato a las moléculas de ADP disponibles en la matriz dentro de la membrana interna.
De esta manera, las moléculas de ADP dentro de las mitocondrias se convierten en ATP al final del segmento de la cadena de transporte de electrones del proceso de respiración celular. Las moléculas de ATP pueden salir de las mitocondrias y participar en otras reacciones celulares.