Kuidas muundatakse ADP mitokondrites kemiosmoosi ajal ATP-ks

The ATP (adenosiinitrifosfaat) molekuli kasutavad elusorganismid energiaallikana. Rakud salvestavad energiat ATP-s, lisades a fosfaatrühm ADP-le (adenosiindifosfaat).

Keemioos on mehhanism, mis võimaldab rakkudel lisada fosfaatrühma, muutes ADP ATP-ks ja salvestades energiat täiendavas keemilises sidemes. Glükoosi ainevahetuse üldised protsessid ja rakuhingamine moodustavad raamistiku, milles kemosmoos võib toimuda, ja võimaldavad ADP muundamist ATP-ks.

ATP on keeruline orgaaniline molekul, mis suudab oma fosfaatsidemetes energiat salvestada. See töötab koos ADP-ga paljudele elusrakkudes toimuvatele keemilistele protsessidele. Kui orgaaniline keemiline reaktsioon vajab selle käivitamiseks energiat, siis fosforrühma kolmas rühm ATP molekul võib reaktsiooni algatada, kinnitades end ühe reagendi külge. Vabanev energia võib purustada mõned olemasolevad sidemed ja luua uusi orgaanilisi aineid.

Näiteks ajal glükoosi metabolism, tuleb energia eraldamiseks glükoosimolekulid jagada. Rakud kasutavad ATP energiat olemasolevate glükoosisidemete purustamiseks ja lihtsamate ühendite loomiseks. Täiendavad ATP molekulid kasutavad oma energiat spetsiaalsete ensüümide ja süsinikdioksiidi tootmiseks.

Mõnel juhul toimib ATP fosfaatrühm omamoodi sillana. See seob end keeruka orgaanilise molekuliga ja ensüümid või hormoonid kinnituvad fosfaatrühma. ATP fosfaatsideme purunemisel vabanenud energiat saab kasutada uute keemiliste sidemete moodustamiseks ja rakule vajalike orgaaniliste ainete loomiseks.

Rakuhingamine on orgaaniline protsess, mis juhib elusrakke. Toitained, nagu glükoos, muudetakse energiaks, mida rakud saavad kasutada oma tegevuse teostamiseks. Sammud rakuhingamine on järgmised:

1. Glükoos veres difundeerub kapillaaridest rakkudesse.
2. Glükoos jaguneb kaheks püruvaadi molekulid raku tsütoplasmas.
3. Püruvaadi molekulid transporditakse rakku mitokondrid.
4. The sidrunhappetsükkel lagundab püruvaadi molekule ja toodab kõrge energiaga molekule NADH ja FADH₂.
5. The NADH ja FADH₂molekulid toidavad mitokondreid elektronide transpordiahel.
6. The elektronide transpordiahelkemiosmoos tekitab ATP ensüümi ATP süntaasi toimel.

Enamik rakuhingamise etappidest toimub mitokondrite sees igast lahtrist. Mitokondritel on sile välimine membraan ja tugevalt volditud sisemine membraan. Põhireaktsioonid toimuvad üle sisemise membraani, kandes materjalist ja ioonidest üle maatriks sisemembraani sisse ja välja intermembraani ruum.

Elektrooni transpordiahel on reaktsioonide rea viimane segment, mis algab glükoosist ja lõpeb ATP, süsinikdioksiidi ja veega. Elektroonitranspordi ahela sammude ajal saadakse NADH ja FADH energia₂ on harjunud pump prootonid üle sisemise mitokondriaalmembraani intermembraansesse ruumi. Prootoni kontsentratsioon sisemise ja välimise mitokondriaalse membraani vahelises ruumis tõuseb ja tasakaalustamatuse tagajärjeks on elektrokeemiline gradient üle sisemise membraani.

Kemiosmoos toimub siis, kui a prootoni liikumapanev jõud põhjustab prootonite hajutamist poolläbilaskva membraani ulatuses. Elektroonitranspordiahela puhul põhjustab sisemise mitokondriaalmembraani elektrokeemiline gradiend prootonite liikumisjõu membraanidevahelises ruumis. Jõu abil liigutatakse prootonid tagasi üle sisemembraani sisemaatriksisse.

Ensüüm, mida nimetatakse ATP süntaas on sisemine mitokondriaalne membraan. Prootonid difundeeruvad ATP süntaasi kaudu, mis kasutab prootoni liikumapaneva jõu energiat, lisades fosfaatrühma sisemembraani maatriksis olevatele ADP molekulidele.

Nii muundatakse mitokondrite sees olevad ADP molekulid raku hingamisprotsessi elektrontranspordiahela segmendi lõpus ATP-ks. ATP molekulid võivad väljuda mitokondritest ja osaleda teistes rakureaktsioonides.