ザ・ ATP（アデノシン三リン酸） 分子は、エネルギー源として生物によって使用されます。 細胞は、を追加することによってATPにエネルギーを蓄えます リン酸基 ADP（アデノシン二リン酸）に。
化学浸透は、細胞がリン酸基を追加し、ADPをATPに変更し、余分な化学結合にエネルギーを蓄えることを可能にするメカニズムです。 グルコース代謝の全体的なプロセスと 細胞呼吸 化学浸透が起こり、ADPからATPへの変換を可能にするフレームワークを構成します。
ATPの定義とその仕組み
ATPは、リン酸結合にエネルギーを蓄えることができる複雑な有機分子です。 ADPと連携して、生細胞の化学プロセスの多くに電力を供給します。 有機化学反応を開始するためにエネルギーが必要な場合、 ATP分子 反応物の1つにそれ自体を付着させることによって反応を開始することができます。 放出されたエネルギーは、既存の結合の一部を破壊し、新しい有機物質を生成する可能性があります。
たとえば、 グルコース代謝、エネルギーを抽出するには、グルコース分子を分解する必要があります。 細胞はATPエネルギーを使用して、既存のグルコース結合を切断し、より単純な化合物を作成します。 追加のATP分子は、そのエネルギーを使用して、特別な酵素と二酸化炭素の生成を助けます。
場合によっては、ATPリン酸基は一種のブリッジとして機能します。 それは複雑な有機分子に付着し、酵素またはホルモンはリン酸基に付着します。 ATPリン酸結合が切断されたときに放出されるエネルギーは、新しい化学結合を形成し、細胞に必要な有機物質を生成するために使用できます。
化学浸透は細胞呼吸中に起こります
細胞呼吸は、生きている細胞に力を与える有機的なプロセスです。 ブドウ糖などの栄養素は、細胞がその活動を実行するために使用できるエネルギーに変換されます。 の手順 細胞呼吸 以下の通り：
- グルコース 血液中の毛細血管から細胞に拡散します。
- ブドウ糖は2つに分かれています ピルビン酸分子 細胞質で。
- ピルビン酸分子は細胞に輸送されます ミトコンドリア.
- ザ・ クエン酸回路 ピルビン酸分子を分解し、高エネルギー分子NADHおよびFADHを生成します2.
- ザ・ NADH そして FADH2分子はミトコンドリアに動力を与えます 電子伝達系.
- ザ・ 電子伝達系の化学浸透は、酵素ATPシンターゼの作用によってATPを生成します。
細胞呼吸のステップのほとんどは起こります ミトコンドリア内 各セルの。 ミトコンドリアは滑らかな外膜と大きく折りたたまれた内膜を持っています。 重要な反応は内膜を横切って起こり、物質とイオンを マトリックス 内膜の内側と外側 膜間腔。
化学浸透がATPを生成する方法
電子伝達系は、ブドウ糖で始まり、ATP、二酸化炭素、水で終わる一連の反応の最後のセグメントです。 電子伝達系のステップでは、NADHとFADHからのエネルギー2 に慣れている プロトンをポンプする ミトコンドリア内膜を横切って膜間腔に入る。 ミトコンドリア内膜とミトコンドリア外膜の間の空間のプロトン濃度が上昇し、不均衡が生じる 電気化学的勾配 内膜を横切って。
化学浸透は、 プロトン原動力 プロトンを半透膜全体に拡散させます。 電子伝達系の場合、ミトコンドリア内膜を横切る電気化学勾配は、膜間腔のプロトンにプロトン原動力をもたらします。 力は、プロトンを内膜を越えて内部マトリックスに戻すように作用します。
と呼ばれる酵素 ATP合成酵素 ミトコンドリア内膜に埋め込まれています。 プロトンはATPシンターゼを介して拡散します。ATPシンターゼは、プロトンの原動力からのエネルギーを使用して、内膜内のマトリックスで利用可能なADP分子にリン酸基を追加します。
このようにして、ミトコンドリア内のADP分子は、細胞呼吸プロセスの電子伝達系セグメントの終わりにATPに変換されます。 ATP分子はミトコンドリアを出て、他の細胞反応に参加することができます。