כיצד מומרים ADP ל- ATP במהלך כימוסמוזה בתוך המיטוכונדריה

ה ATP (אדנוזין טריפוספט) מולקולה משמשת אורגניזמים חיים כמקור אנרגיה. תאים אוגרים אנרגיה ב- ATP על ידי הוספת a קבוצת פוספט ל- ADP (אדנוזין דיפוספט).

כימיהמוזיס הוא המנגנון המאפשר לתאים להוסיף את קבוצת הפוספטים, לשנות ADP ל- ATP ולאגור אנרגיה בקשר הכימי הנוסף. התהליכים הכוללים של מטבוליזם של גלוקוז ו נשימה תאית מהווים את המסגרת שבמסגרתה כימוסמוזה יכולה להתרחש ומאפשרים המרה של ADP ל- ATP.

ATP היא מולקולה אורגנית מורכבת שיכולה לאגור אנרגיה בקשרי הפוספט שלה. זה עובד יחד עם ADP כדי להניע רבים מהתהליכים הכימיים בתאים החיים. כאשר תגובה כימית אורגנית זקוקה לאנרגיה כדי להתחיל אותה, קבוצת הפוספט השלישית של מולקולת ATP יכול ליזום את התגובה על ידי הצמדתו לאחד המגיבים. האנרגיה המשתחררת יכולה לשבור חלק מהקשרים הקיימים וליצור חומרים אורגניים חדשים.

לדוגמא, במהלך מטבוליזם של גלוקוז, יש לפרק את מולקולות הגלוקוז כדי להפיק אנרגיה. תאים משתמשים באנרגיית ATP כדי לשבור קשרי גלוקוז קיימים וליצור תרכובות פשוטות יותר. מולקולות ATP נוספות משתמשות באנרגיה שלהן כדי לייצר אנזימים מיוחדים ופחמן דו חמצני.

בחלק מהמקרים קבוצת הפוספטים ATP משמשת מעין גשר. הוא מתחבר למולקולה אורגנית מורכבת ואנזימים או הורמונים מתחברים לקבוצת הפוספט. ניתן להשתמש באנרגיה המשתחררת כשקשר הפוספט של ATP נשבר על מנת ליצור קשרים כימיים חדשים וליצור את החומרים האורגניים הדרושים לתא.

נשימה תאית היא התהליך האורגני המניע תאים חיים. חומרים מזינים כגון גלוקוז מומרים לאנרגיה שתאים יכולים להשתמש בהם כדי לבצע את פעילותם. השלבים של נשימה תאית הם כדלקמן:

1. גלוקוז בדם מתפזר מנימים לתאים.
2. הגלוקוז מתחלק לשניים מולקולות פירובט בציטופלזמה של התא.
3. מולקולות הפירובט מועברות לתא מיטוכונדריה.
4. ה מעגל החומצה הציטרית מפרק את מולקולות פירובט ומייצר מולקולות אנרגיה גבוהה NADH ו- FADH₂.
5. ה NADH ו FADH₂מולקולות מפעילות את המיטוכונדריה שרשרת העברת אלקטרונים.
6. ה שרשרת העברת אלקטרוניםכימיוזמוזיס מייצר ATP באמצעות פעולת האנזים ATP synthase.

רוב שלבי הנשימה התאית מתרחשים בתוך המיטוכונדריה של כל תא. למיטוכונדריה קרום חיצוני חלק וממברנה פנימית מקופלת בכבדות. תגובות המפתח מתרחשות על פני הממברנה הפנימית, ומעבירות חומר ויונים מה- מַטרִיצָה בתוך הקרום הפנימי אל תוך ומחוצה לו חלל בין קרום.

שרשרת הובלת האלקטרונים היא הקטע הסופי בסדרת תגובות שמתחילה בגלוקוז ומסתיימת ב- ATP, פחמן דו חמצני ומים. במהלך שלבי שרשרת הובלת האלקטרונים, האנרגיה מ- NADH ו- FADH₂ רגיל ל לשאוב פרוטונים על פני הקרום המיטוכונדריה הפנימי לחלל הבין-ממברני. ריכוז הפרוטון במרחב שבין הממברנות המיטוכונדריאליות הפנימיות והחיצוניות עולה וחוסר האיזון גורם ל שיפוע אלקטרוכימי על פני הממברנה הפנימית.

כימיהמוזה מתרחשת כאשר כוח מניע פרוטון גורם לפרוטונים להתפזר על פני קרום חדיר למחצה. במקרה של שרשרת הובלת האלקטרונים, השיפוע האלקטרוכימי על פני קרום המיטוכונדריה הפנימי גורם לכוח מניע פרוטון על הפרוטונים במרחב הבין-ממברני. הכוח פועל להנעת הפרוטונים בחזרה על פני הקרום הפנימי, לתוך המטריצה ​​הפנימית.

אנזים הנקרא ATP סינתזה מוטבע בקרום המיטוכונדריה הפנימי. הפרוטונים מתפזרים דרך הסינתזה של ה- ATP, המשתמשת באנרגיה מכוח המניע של הפרוטון כדי להוסיף קבוצת פוספט למולקולות ADP הקיימות במטריצה ​​בתוך הממברנה הפנימית.

באופן זה מולקולות ה- ADP בתוך המיטוכונדריה מומרות ל- ATP בסוף קטע שרשרת הובלת האלקטרונים בתהליך הנשימה התאית. מולקולות ה- ATP יכולות לצאת מהמיטוכונדריה ולקחת חלק בתגובות תאים אחרות.