Il ATP (adenosina trifosfato) La molecola viene utilizzata dagli organismi viventi come fonte di energia. Le cellule immagazzinano energia in ATP aggiungendo a gruppo fosfato ad ADP (adenosina difosfato).
La chemiosmosi è il meccanismo che consente alle cellule di aggiungere il gruppo fosfato, modificando l'ADP in ATP e immagazzinando energia nel legame chimico extra. I processi complessivi del metabolismo del glucosio e respirazione cellulare costituiscono il quadro entro il quale può avvenire la chemiosmosi e consentono la conversione dell'ADP in ATP.
Definizione di ATP e come funziona
L'ATP è una molecola organica complessa in grado di immagazzinare energia nei suoi legami fosfato. Funziona insieme all'ADP per alimentare molti dei processi chimici nelle cellule viventi. Quando una reazione chimica organica ha bisogno di energia per avviarsi, il terzo gruppo fosfato del Molecola di ATP può avviare la reazione legandosi a uno dei reagenti. L'energia rilasciata può rompere alcuni dei legami esistenti e creare nuove sostanze organiche.
Ad esempio, durante metabolismo del glucosio, le molecole di glucosio devono essere scomposte per estrarre energia. Le cellule usano l'energia dell'ATP per rompere i legami di glucosio esistenti e creare composti più semplici. Ulteriori molecole di ATP usano la loro energia per aiutare a produrre enzimi speciali e anidride carbonica.
In alcuni casi, il gruppo fosfato ATP agisce come una sorta di ponte. Si attacca a una complessa molecola organica e gli enzimi o gli ormoni si attaccano al gruppo fosfato. L'energia liberata dalla rottura del legame fosfato dell'ATP può essere utilizzata per formare nuovi legami chimici e creare le sostanze organiche necessarie alla cellula.
La chemiosmosi ha luogo durante la respirazione cellulare
La respirazione cellulare è il processo organico che alimenta le cellule viventi. I nutrienti come il glucosio vengono convertiti in energia che le cellule possono utilizzare per svolgere le loro attività. I passi di respirazione cellulare sono come segue:
- Glucosio nel sangue si diffonde dai capillari nelle cellule.
- Il glucosio si divide in due molecole di piruvato nel citoplasma cellulare.
- Le molecole di piruvato vengono trasportate nella cellula mitocondri.
- Il ciclo dell'acido citrico scompone le molecole di piruvato e produce molecole ad alta energia NADH e FADH2.
- Il NADH e FADH2le molecole alimentano i mitocondri catena di trasporto degli elettroni.
- Il catena di trasporto degli elettroniLa chemiosmosi produce ATP attraverso l'azione dell'enzima ATP sintasi.
Ha luogo la maggior parte delle fasi della respirazione cellulare all'interno dei mitocondri di ogni cellula. I mitocondri hanno una membrana esterna liscia e una membrana interna molto piegata. Le reazioni chiave avvengono attraverso la membrana interna, trasferendo materiale e ioni dal matrice all'interno della membrana interna dentro e fuori spazio intermembrana.
Come la chemiosmosi produce ATP
La catena di trasporto degli elettroni è il segmento finale di una serie di reazioni che inizia con il glucosio e termina con ATP, anidride carbonica e acqua. Durante le fasi della catena di trasporto degli elettroni, l'energia di NADH e FADH2 è abituato a pompa protoniton attraverso la membrana mitocondriale interna nello spazio intermembrana. La concentrazione di protoni nello spazio tra le membrane mitocondriali interna ed esterna aumenta e lo squilibrio si traduce in an gradiente elettrochimico attraverso la membrana interna.
La chemiosmosi avviene quando a forza motrice protonica fa sì che i protoni si diffondano attraverso una membrana semipermeabile. Nel caso della catena di trasporto degli elettroni, il gradiente elettrochimico attraverso la membrana mitocondriale interna determina una forza motrice protonica sui protoni nello spazio intermembrana. La forza agisce per spostare i protoni indietro attraverso la membrana interna, nella matrice interna.
Un enzima chiamato ATP sintasi è incorporato nella membrana mitocondriale interna. I protoni si diffondono attraverso l'ATP sintasi, che utilizza l'energia della forza motrice del protone per aggiungere un gruppo fosfato alle molecole di ADP disponibili nella matrice all'interno della membrana interna.
In questo modo, le molecole di ADP all'interno dei mitocondri vengono convertite in ATP alla fine del segmento della catena di trasporto degli elettroni del processo di respirazione cellulare. Le molecole di ATP possono uscire dai mitocondri e prendere parte ad altre reazioni cellulari.