Kā ADP tiek pārveidots par ATP ķīmiozmozes laikā mitohondrijos

The ATP (adenozīna trifosfāts) molekulu kā enerģijas avotu izmanto dzīvie organismi. Šūnas uzkrāj enerģiju ATP, pievienojot a fosfātu grupa līdz ADP (adenozīna difosfāts).

Hemiozmoze ir mehānisms, kas ļauj šūnām pievienot fosfātu grupu, mainot ADP uz ATP un uzglabājot enerģiju papildu ķīmiskajā saitē. Vispārējie glikozes metabolisma procesi un šūnu elpošana veido sistēmu, kurā var notikt ķīmiozmoze, un ļauj ADP pārveidot par ATP.

ATP ir sarežģīta organiska molekula, kas var uzglabāt enerģiju fosfāta saitēs. Tas darbojas kopā ar ADP, lai darbinātu daudzus ķīmiskos procesus dzīvās šūnās. Kad organiskai ķīmiskai reakcijai ir nepieciešama enerģija, lai to sāktu, trešā fosfāta grupa ATP molekula var sākt reakciju, piesaistoties vienam no reaģentiem. Atbrīvotā enerģija var pārtraukt dažas esošās saites un radīt jaunas organiskās vielas.

Piemēram, laikā glikozes vielmaiņa, glikozes molekulas ir jāsadala, lai iegūtu enerģiju. Šūnas izmanto ATP enerģiju, lai nojauktu esošās glikozes saites un izveidotu vienkāršākus savienojumus. Papildu ATP molekulas izmanto savu enerģiju, lai palīdzētu ražot īpašus enzīmus un oglekļa dioksīdu.

Dažos gadījumos ATP fosfātu grupa darbojas kā sava veida tilts. Tas piesaistās sarežģītai organiskai molekulai, un fermenti vai hormoni piesaista fosfātu grupu. Enerģiju, kas atbrīvojusies, pārtraucot ATP fosfāta saiti, var izmantot, lai izveidotu jaunas ķīmiskās saites un izveidotu šūnai nepieciešamās organiskās vielas.

Šūnu elpošana ir organisks process, kas darbina dzīvās šūnas. Uzturvielas, piemēram, glikoze, tiek pārveidotas par enerģiju, ko šūnas var izmantot savu darbību veikšanai. Pakāpieni šūnu elpošana ir šādi:

1. Glikoze asinīs no kapilāriem izkliedējas šūnās.
2. Glikoze tiek sadalīta divās daļās piruvāta molekulas šūnu citoplazmā.
3. Piruvāta molekulas tiek transportētas šūnā mitohondrijos.
4. The citronskābes cikls noārda piruvāta molekulas un ražo augstas enerģijas molekulas NADH un FADH₂.
5. The NADH un FADH₂molekulas darbina mitohondrijus elektronu transporta ķēde.
6. The elektronu transporta ķēdeHemiozmoze rada ATP, pateicoties fermenta ATP sintāzes darbībai.

Lielākā daļa šūnu elpošanas soļu notiek mitohondriju iekšpusē katras šūnas. Mitohondrijiem ir gluda ārējā membrāna un stipri salocīta iekšējā membrāna. Galvenās reakcijas notiek caur iekšējo membrānu, pārnesot materiālu un jonus no matrica iekšējās membrānas iekšpusē un ārā starpmembrānas telpa.

Elektronu transportēšanas ķēde ir pēdējais segments reakciju virknē, kas sākas ar glikozi un beidzas ar ATP, oglekļa dioksīdu un ūdeni. Elektronu transporta ķēdes posmu laikā enerģija no NADH un FADH₂ ir pieradis sūkņa protoni pāri iekšējai mitohondriju membrānai starpmembrānu telpā. Protonu koncentrācija telpā starp iekšējo un ārējo mitohondriju membrānu palielinās, un nelīdzsvarotības rezultātā rodas elektroķīmiskais gradients pāri iekšējai membrānai.

Hemiozmoze notiek, kad a protonu kustības spēks izraisa protonu difūziju pa daļēji caurlaidīgu membrānu. Elektronu transporta ķēdes gadījumā elektroķīmiskais gradients pāri iekšējai mitohondriju membrānai rada protonu kustības spēku uz protoniem starpmembrānas telpā. Spēks darbojas, lai protonus pārvietotu atpakaļ pa iekšējo membrānu iekšējā matricā.

Fermentu sauc ATP sintāze ir iestrādāts iekšējā mitohondriju membrānā. Protoni izkliedējas caur ATP sintāzi, kas izmanto protonu kustības spēka enerģiju, lai pievienotu fosfātu grupu ADP molekulām, kas pieejamas matricā iekšējās membrānas iekšpusē.

Tādā veidā ADP molekulas mitohondriju iekšienē šūnu elpošanas procesa elektronu transporta ķēdes segmenta beigās tiek pārveidotas par ATP. ATP molekulas var iziet no mitohondriem un piedalīties citās šūnu reakcijās.