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.
Definicja ATP i jak to działa
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.
Chemiosmoza ma miejsce podczas oddychania komórkowego
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:
- Glukoza we krwi dyfunduje z naczyń włosowatych do komórek.
- Glukoza dzieli się na dwie części cząsteczki pirogronianu w cytoplazmie komórki.
- Cząsteczki pirogronianu są transportowane do komórki mitochondria.
- cykl kwasu cytrynowego rozkłada cząsteczki pirogronianu i wytwarza cząsteczki o wysokiej energii NADH i FADH2.
- NADH i FADH2cząsteczki zasilają mitochondria łańcuch transportu elektronów.
- 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.
Jak chemiosmoza wytwarza ATP
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.