The ATP (adenozíntrifosfát) molekula je používaná živými organizmami ako zdroj energie. Bunky ukladajú energiu v ATP pridaním a fosfátová skupina na ADP (adenozíndifosfát).
Chemiosmóza je mechanizmus, ktorý umožňuje bunkám pridávať fosfátovú skupinu, meniť ADP na ATP a ukladať energiu do extra chemickej väzby. Celkové procesy metabolizmu glukózy a bunkové dýchanie tvoria rámec, v ktorom môže prebiehať chemiosmóza, a umožňujú konverziu ADP na ATP.
Definícia ATP a ako to funguje
ATP je komplexná organická molekula, ktorá dokáže ukladať energiu vo svojich fosfátových väzbách. Spolupracuje s ADP na napájanie mnohých chemických procesov v živých bunkách. Keď organická chemická reakcia potrebuje energiu, aby mohla začať, tretia fosfátová skupina z Molekula ATP môže iniciovať reakciu pripojením k jednému z reaktantov. Uvoľnená energia môže zlomiť niektoré z existujúcich väzieb a vytvoriť nové organické látky.
Napríklad počas metabolizmus glukózy, musia sa molekuly glukózy štiepiť, aby sa získala energia. Bunky používajú energiu ATP na prerušenie existujúcich glukózových väzieb a na vytvorenie jednoduchších zlúčenín. Ďalšie molekuly ATP využívajú svoju energiu na produkciu špeciálnych enzýmov a oxidu uhličitého.
V niektorých prípadoch pôsobí ATP fosfátová skupina ako druh mosta. Naviaže sa na zložitú organickú molekulu a enzýmy alebo hormóny sa naviažu na fosfátovú skupinu. Energia uvoľnená pri rozbití fosfátovej väzby ATP sa môže použiť na vytvorenie nových chemických väzieb a na vytvorenie organických látok potrebných pre bunku.
Chemiosmóza prebieha počas bunkového dýchania
Bunkové dýchanie je organický proces, ktorý poháňa živé bunky. Živiny ako glukóza sa premieňajú na energiu, ktorú môžu bunky používať na vykonávanie svojich činností. Kroky bunkové dýchanie sú nasledujúce:
- Glukóza v krvi difunduje z kapilár do buniek.
- Glukóza sa rozdelí na dve časti molekuly pyruvátu v bunkovej cytoplazme.
- Molekuly pyruvátu sa transportujú do bunky mitochondrie.
- The cyklus kyseliny citrónovej štiepi molekuly pyruvátu a produkuje vysokoenergetické molekuly NADH a FADH2.
- The NADH a FADH2molekuly poháňajú mitochondrie reťazec transportu elektrónov.
- The reťazec transportu elektrónovChemiozmóza produkuje ATP pôsobením enzýmu ATP syntázy.
Prebieha väčšina krokov bunkového dýchania vo vnútri mitochondrií každej bunky. Mitochondrie majú hladkú vonkajšiu membránu a silne zloženú vnútornú membránu. Kľúčové reakcie prebiehajú cez vnútornú membránu a prenášajú materiál a ióny z matrica vo vnútri vnútornej membrány dovnútra a von z medzimembránový priestor.
Ako chemiosmóza produkuje ATP
Reťazec transportu elektrónov je posledným segmentom v rade reakcií, ktoré začínajú glukózou a končia ATP, oxidom uhličitým a vodou. Počas krokov reťazca transportu elektrónov energia z NADH a FADH2 je zvyknutý pumpovať protóny cez vnútornú mitochondriálnu membránu do medzimembránového priestoru. Koncentrácia protónov v priestore medzi vnútornou a vonkajšou mitochondriálnou membránou stúpa a nerovnováha vedie k elektrochemický gradient cez vnútornú membránu.
Chemiosmóza prebieha, keď a hnacia sila protónu spôsobuje difúziu protónov cez polopriepustnú membránu. V prípade reťazca transportu elektrónov vedie elektrochemický gradient cez vnútornú mitochondriálnu membránu k protónovej hybnej sile na protóny v medzimembránovom priestore. Sila pôsobí na pohyb protónov späť cez vnútornú membránu do vnútornej matrice.
Enzým nazývaný ATP syntáza je zaliaty vo vnútornej mitochondriálnej membráne. Protóny difundujú cez ATP syntázu, ktorá využíva energiu z hybnej sily protónov na pridanie fosfátovej skupiny k molekulám ADP dostupným v matrici vo vnútornej membráne.
Týmto spôsobom sa molekuly ADP vo vnútri mitochondrií konvertujú na ATP na konci segmentu reťazca transportu elektrónov procesu bunkového dýchania. Molekuly ATP môžu vystupovať z mitochondrií a zúčastňovať sa na ďalších bunkových reakciách.