Kako se ADP pretvara u ATP tijekom kemiosmoze u mitohondrijima

The ATP (adenozin trifosfat) molekulu koriste živi organizmi kao izvor energije. Stanice pohranjuju energiju u ATP dodavanjem a fosfatna skupina na ADP (adenozin difosfat).

Kemiosmoza je mehanizam koji omogućuje stanicama da dodaju fosfatnu skupinu, mijenjajući ADP u ATP i čuvajući energiju u dodatnoj kemijskoj vezi. Ukupni procesi metabolizma glukoze i stanično disanje čine okvir u kojem se može odvijati kemiosmoza i omogućuju konverziju ADP u ATP.

ATP je složena organska molekula koja može skladištiti energiju u svojim fosfatnim vezama. Zajedno s ADP-om pokreće mnoge kemijske procese u živim stanicama. Kada organska kemijska reakcija treba energiju da bi je započela, treća fosfatna skupina ATP molekula može pokrenuti reakciju pričvršćivanjem na jedan od reaktanata. Oslobođena energija može prekinuti neke od postojećih veza i stvoriti nove organske tvari.

Na primjer, tijekom metabolizam glukoze, molekule glukoze moraju se razgraditi da bi se izvukla energija. Stanice koriste ATP energiju za razbijanje postojećih veza glukoze i stvaranje jednostavnijih spojeva. Dodatne molekule ATP koriste svoju energiju za pomoć u stvaranju posebnih enzima i ugljičnog dioksida.

U nekim slučajevima, ATP fosfatna skupina djeluje kao svojevrsni most. Veže se na složenu organsku molekulu, a enzimi ili hormoni vežu se za fosfatnu skupinu. Energija oslobođena prekidom veze ATP fosfata može se iskoristiti za stvaranje novih kemijskih veza i stvaranje organskih tvari potrebnih stanici.

Stanično disanje je organski proces koji pokreće žive stanice. Hranjive tvari poput glukoze pretvaraju se u energiju koju stanice mogu koristiti za obavljanje svojih aktivnosti. Koraci od stanično disanje su kako slijedi:

1. Glukoza u krvi difundira iz kapilara u stanice.
2. Glukoza je podijeljena na dva dijela molekule piruvata u staničnoj citoplazmi.
3. Molekule piruvata prenose se u stanicu mitohondrije.
4. The ciklus limunske kiseline razgrađuje molekule piruvata i stvara molekule visoke energije NADH i FADH₂.
5. The NADH i FADH₂molekule pokreću mitohondrije lanac za transport elektrona.
6. The lanac za transport elektronaKemiosmoza tvrtke ATP stvara djelovanje enzima ATP sintaze.

Većina koraka staničnog disanja odvija se unutar mitohondrija svake stanice. Mitohondriji imaju glatku vanjsku opnu i jako presavijenu unutarnju opnu. Ključne reakcije odvijaju se preko unutarnje membrane, prenoseći materijal i ione iz matrica unutar unutarnje membrane u i izvan inter membranski prostor.

Lanac prijenosa elektrona završni je segment u nizu reakcija koji započinju glukozom, a završavaju ATP-om, ugljičnim dioksidom i vodom. Tijekom koraka lanca transporta elektrona, energija iz NADH i FADH₂ je navikao na protoni pumpe preko unutarnje mitohondrijske membrane u intermembranski prostor. Koncentracija protona u prostoru između unutarnje i vanjske mitohondrijske membrane raste, a neravnoteža rezultira elektrokemijski gradijent preko unutarnje opne.

Kemiosmoza se događa kada a pokretačka sila protona uzrokuje protone protona kroz polupropusnu membranu. U slučaju lanca prijenosa elektrona, elektrokemijski gradijent preko unutarnje mitohondrijske membrane rezultira protonskom motivnom silom na protone u intermembranskom prostoru. Sila djeluje na pomicanje protona natrag preko unutarnje membrane, u unutarnju matricu.

Enzim tzv ATP sintaza ugrađen je u unutarnju mitohondrijsku membranu. Protoni difuziraju kroz ATP sintazu, koja koristi energiju protonske pokretačke sile kako bi dodala fosfatnu skupinu molekulama ADP-a dostupnim u matrici unutar unutarnje membrane.

Na taj se način molekule ADP unutar mitohondrija pretvaraju u ATP na kraju segmenta lanca transporta elektrona u staničnom procesu disanja. Molekule ATP mogu izaći iz mitohondrija i sudjelovati u drugim staničnim reakcijama.