le ATP (adénosine triphosphate) molécule est utilisée par les organismes vivants comme source d'énergie. Les cellules stockent de l'énergie dans l'ATP en ajoutant un Groupe phosphate à l'ADP (adénosine diphosphate).
La chimiosmose est le mécanisme qui permet aux cellules d'ajouter le groupe phosphate, changeant l'ADP en ATP et stockant l'énergie dans la liaison chimique supplémentaire. Les processus globaux du métabolisme du glucose et respiration cellulaire constituent le cadre dans lequel la chimiosmose peut avoir lieu et permettre la conversion de l'ADP en ATP.
Définition ATP et son fonctionnement
L'ATP est une molécule organique complexe qui peut stocker de l'énergie dans ses liaisons phosphate. Il fonctionne avec l'ADP pour alimenter de nombreux processus chimiques dans les cellules vivantes. Lorsqu'une réaction chimique organique a besoin d'énergie pour démarrer, le troisième groupe phosphate du Molécule d'ATP peut initier la réaction en se fixant sur l'un des réactifs. L'énergie libérée peut rompre certaines des liaisons existantes et créer de nouvelles substances organiques.
Par exemple, pendant métabolisme du glucose, les molécules de glucose doivent être décomposées pour extraire de l'énergie. Les cellules utilisent l'énergie ATP pour briser les liaisons glucose existantes et créer des composés plus simples. Des molécules d'ATP supplémentaires utilisent leur énergie pour aider à produire des enzymes spéciales et du dioxyde de carbone.
Dans certains cas, le groupe phosphate ATP agit comme une sorte de pont. Il se fixe sur une molécule organique complexe et des enzymes ou hormones se fixent sur le groupe phosphate. L'énergie libérée lorsque la liaison phosphate ATP est rompue peut être utilisée pour former de nouvelles liaisons chimiques et créer les substances organiques nécessaires à la cellule.
La chimiosmose a lieu pendant la respiration cellulaire
La respiration cellulaire est le processus organique qui alimente les cellules vivantes. Les nutriments tels que le glucose sont convertis en énergie que les cellules peuvent utiliser pour mener à bien leurs activités. Les étapes de respiration cellulaire sont les suivants:
- Glucose dans le sang se diffuse des capillaires vers les cellules.
- Le glucose est divisé en deux molécules de pyruvate dans le cytoplasme cellulaire.
- Les molécules de pyruvate sont transportées dans la cellule mitochondries.
- le le cycle de l'acide citrique décompose les molécules de pyruvate et produit des molécules à haute énergie NADH et FADH2.
- le NADH et FADH2les molécules alimentent les mitochondries chaîne de transport d'électrons.
- le chaîne de transport d'électronsLa chimiosmose produit de l'ATP par l'action de l'enzyme ATP synthase.
La plupart des étapes de la respiration cellulaire ont lieu à l'intérieur des mitochondries de chaque cellule. Les mitochondries ont une membrane externe lisse et une membrane interne fortement pliée. Les réactions clés ont lieu à travers la membrane interne, transférant le matériau et les ions de la matrice à l'intérieur de la membrane interne dans et hors du espace intermembranaire.
Comment la chimiosmose produit de l'ATP
La chaîne de transport d'électrons est le segment final d'une série de réactions qui commence avec le glucose et se termine avec l'ATP, le dioxyde de carbone et l'eau. Pendant les étapes de la chaîne de transport d'électrons, l'énergie du NADH et du FADH2 est utilisé pour pompe à protons à travers la membrane mitochondriale interne dans l'espace intermembranaire. La concentration de protons dans l'espace entre les membranes mitochondriales interne et externe augmente et le déséquilibre entraîne une gradient électrochimique à travers la membrane interne.
La chimiosmose se produit lorsqu'un force motrice de protons provoque la diffusion des protons à travers une membrane semi-perméable. Dans le cas de la chaîne de transport d'électrons, le gradient électrochimique à travers la membrane mitochondriale interne entraîne une force motrice protonique sur les protons dans l'espace intermembranaire. La force agit pour ramener les protons à travers la membrane interne, dans la matrice interne.
Une enzyme appelée ATP synthase est intégré dans la membrane mitochondriale interne. Les protons diffusent à travers l'ATP synthase, qui utilise l'énergie de la force motrice du proton pour ajouter un groupe phosphate aux molécules d'ADP disponibles dans la matrice à l'intérieur de la membrane interne.
De cette façon, les molécules d'ADP à l'intérieur des mitochondries sont converties en ATP à la fin du segment de la chaîne de transport d'électrons du processus de respiration cellulaire. Les molécules d'ATP peuvent sortir des mitochondries et participer à d'autres réactions cellulaires.