Hvordan ADP konverteres til ATP under kjemiosmose i mitokondriene

De ATP (adenosintrifosfat) molekylet brukes av levende organismer som en energikilde. Celler lagrer energi i ATP ved å legge til en fosfatgruppe til ADP (adenosindifosfat).

Kjemiosmose er mekanismen som lar celler legge til fosfatgruppen, endre ADP til ATP og lagre energi i den ekstra kjemiske bindingen. De samlede prosessene med glukosemetabolisme og cellulær respirasjon utgjør rammene der kjemiosmose kan finne sted og muliggjør konvertering av ADP til ATP.

ATP-definisjon og hvordan det fungerer

ATP er et komplekst organisk molekyl som kan lagre energi i sine fosfatbindinger. Det fungerer sammen med ADP for å drive mange av de kjemiske prosessene i levende celler. Når en organisk kjemisk reaksjon trenger energi for å få den i gang, er den tredje fosfatgruppen i ATP-molekyl kan starte reaksjonen ved å feste seg til en av reaktantene. Den frigjorte energien kan bryte noen av de eksisterende bindingene og skape nye organiske stoffer.

For eksempel under glukosemetabolismemå glukosemolekylene brytes ned for å utvinne energi. Celler bruker ATP-energi for å bryte eksisterende glukosebindinger og skape enklere forbindelser. Ytterligere ATP-molekyler bruker energien til å produsere spesielle enzymer og karbondioksid.

I noen tilfeller fungerer ATP-fosfatgruppen som en slags bro. Den fester seg til et komplekst organisk molekyl og enzymer eller hormoner fester seg til fosfatgruppen. Energien som frigjøres når ATP-fosfatbindingen brytes, kan brukes til å danne nye kjemiske bindinger og skape de organiske stoffene som cellen trenger.

Kjemiosmose finner sted under cellulær respirasjon

Cellular respiration er den organiske prosessen som driver levende celler. Næringsstoffer som glukose omdannes til energi som celler kan bruke til å utføre sine aktiviteter. Trinnene til cellulær respirasjon er som følger:

  1. Glukose i blodet diffunderer seg fra kapillærer til celler.
  2. Glukosen er delt i to pyruvatmolekyler i cellecytoplasma.
  3. Pyruvatmolekylene transporteres inn i cellen mitokondrier.
  4. De sitronsyresyklus bryter ned pyruvatmolekylene og produserer høyenergimolekyler NADH og FADH2.
  5. De NADH og FADH2molekyler driver mitokondriene elektrontransportkjede.
  6. De elektrontransportkjedekjemiosmose produserer ATP gjennom virkningen av enzymet ATP syntase.

De fleste av cellene respirasjon trinn finner sted inne i mitokondriene av hver celle. Mitokondriene har en glatt ytre membran og en tung foldet indre membran. Nøkkelreaksjonene finner sted over den indre membranen og overfører materiale og ioner fra matrise inne i indre membran inn og ut av inter-membranrom.

Hvordan kjemiosmose produserer ATP

Elektrontransportkjeden er det siste segmentet i en serie reaksjoner som starter med glukose og slutter med ATP, karbondioksid og vann. Under elektrontransportkjedetrinnene, energien fra NADH og FADH2 er vant til pumpe protoner over den indre mitokondrielle membranen inn i mellomrommet. Protonkonsentrasjonen i rommet mellom de indre og ytre mitokondriale membranene stiger og ubalansen resulterer i en elektrokjemisk gradient over indre membran.

Kjemiosmose finner sted når en protonmotivkraft får protoner til å diffundere over en semipermeabel membran. Når det gjelder elektrontransportkjeden, resulterer den elektrokjemiske gradienten over den indre mitokondrielle membranen i en protonmotivkraft på protonene i mellomrommet. Kraften virker for å bevege protonene tilbake over den indre membranen, inn i den indre matrisen.

Et enzym kalt ATP-syntase er innebygd i den indre mitokondrie-membranen. Protonene diffunderer gjennom ATP-syntasen, som bruker energien fra protonmotivkraften for å tilsette en fosfatgruppe til ADP-molekylene som er tilgjengelige i matrisen inne i den indre membranen.

På denne måten omdannes ADP-molekylene inne i mitokondriene til ATP på slutten av elektrontransportkjedesegmentet i den cellulære respirasjonsprosessen. ATP-molekylene kan gå ut av mitokondriene og ta del i andre cellereaksjoner.

  • Dele
instagram viewer