Jak ADP jest konwertowane do ATP podczas chemiosmozy w mitochondriach?

ATP (trójfosforan adenozyny) cząsteczka jest wykorzystywana przez żywe organizmy jako źródło energii. Komórki magazynują energię w ATP poprzez dodanie grupa fosforanowa do ADP (adenozynodifosforanu).

Chemiosmoza to mechanizm, który umożliwia komórkom dodanie grupy fosforanowej, zmianę ADP na ATP i magazynowanie energii w dodatkowym wiązaniu chemicznym. Ogólne procesy metabolizmu glukozy i oddychania komórkowego stanowią ramy, w których może zachodzić chemiosmoza i umożliwiają konwersję ADP do ATP.

ATP to złożona cząsteczka organiczna, która może magazynować energię w wiązaniach fosforanowych. Współpracuje z ADP, napędzając wiele procesów chemicznych w żywych komórkach. Kiedy organiczna reakcja chemiczna wymaga energii, aby się rozpocząć, trzecia grupa fosforanowa Cząsteczka ATP może zainicjować reakcję poprzez przyłączenie się do jednego z reagentów. Uwolniona energia może zerwać niektóre z istniejących wiązań i stworzyć nowe substancje organiczne.

Na przykład podczas

W niektórych przypadkach grupa fosforanowa ATP działa jak rodzaj mostka. Przyłącza się do złożonej cząsteczki organicznej, a enzymy lub hormony przyłączają się do grupy fosforanowej. Energia uwolniona podczas zerwania wiązania fosforanowego ATP może być wykorzystana do tworzenia nowych wiązań chemicznych i tworzenia substancji organicznych potrzebnych komórce.

Oddychanie komórkowe to organiczny proces, który zasila żywe komórki. Składniki odżywcze, takie jak glukoza, są przekształcane w energię, którą komórki mogą wykorzystać do wykonywania swoich czynności. Kroki oddychania komórkowego są następujące:

1. Glukoza we krwi dyfunduje z naczyń włosowatych do komórek.
2. Glukoza dzieli się na dwie części cząsteczki pirogronianu w cytoplazmie komórki.
3. Cząsteczki pirogronianu są transportowane do komórki mitochondria.
4. cykl kwasu cytrynowego rozkłada cząsteczki pirogronianu i wytwarza cząsteczki o wysokiej energii NADH i FADH₂.
5. NADH i FADH₂cząsteczki zasilają mitochondria łańcuch transportu elektronów.
6. łańcuch transportu elektronówchemiosmoza wytwarza ATP poprzez działanie enzymu syntazy ATP.

Zachodzi większość etapów oddychania komórkowego wewnątrz mitochondriów każdej komórki. Mitochondria mają gładką błonę zewnętrzną i mocno pofałdowaną błonę wewnętrzną. Kluczowe reakcje zachodzą przez błonę wewnętrzną, przenosząc materiał i jony z matryca wewnątrz membrany wewnętrznej do i na zewnątrz przestrzeń międzybłonowa.

Łańcuch transportu elektronów jest ostatnim segmentem w serii reakcji, która zaczyna się od glukozy, a kończy na ATP, dwutlenku węgla i wodzie. Podczas etapów łańcucha transportu elektronów energia z NADH i FADH₂ jest wykorzystywany do protony pompy przez wewnętrzną błonę mitochondrialną do przestrzeni międzybłonowej. Stężenie protonów w przestrzeni między wewnętrzną i zewnętrzną błoną mitochondrialną wzrasta, a brak równowagi powoduje gradient elektrochemiczny przez wewnętrzną błonę.

Chemiosmoza ma miejsce, gdy: siła napędowa protonów powoduje dyfuzję protonów przez półprzepuszczalną błonę. W przypadku łańcucha transportu elektronów, gradient elektrochemiczny w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej skutkuje siłą napędową protonów na protonach w przestrzeni międzybłonowej. Siła działa, aby przenieść protony z powrotem przez wewnętrzną błonę do wewnętrznej matrycy.

Enzym zwany Syntaza ATP jest osadzony w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Protony dyfundują przez syntazę ATP, która wykorzystuje energię siły napędowej protonów, aby dodać grupę fosforanową do cząsteczek ADP dostępnych w macierzy wewnątrz błony wewnętrznej.

W ten sposób cząsteczki ADP wewnątrz mitochondriów są przekształcane w ATP na końcu segmentu łańcucha transportu elektronów procesu oddychania komórkowego. Cząsteczki ATP mogą opuścić mitochondria i brać udział w innych reakcjach komórkowych.