Како се АДП претвара у АТП током хемиосмозе у митохондријима

Тхе АТП (аденозин трифосфат) молекул користе живи организми као извор енергије. Ћелије складиште енергију у АТП додавањем а фосфатна група до АДП (аденозин дифосфат).

Хемиосмоза је механизам који омогућава ћелијама да додају фосфатну групу, мењајући АДП у АТП и чувајући енергију у додатној хемијској вези. Укупни процеси метаболизма глукозе и ћелијско дисање чине оквир у којем се хемиосмоза може одвијати и омогућавају конверзију АДП у АТП.

АТП је сложени органски молекул који може да складишти енергију у својим фосфатним везама. Заједно са АДП-ом покреће многе хемијске процесе у живим ћелијама. Када је за покретање органске хемијске реакције потребна енергија, трећа фосфатна група АТП молекул може иницирати реакцију причвршћивањем за један од реактаната. Ослобођена енергија може да прекине неке од постојећих веза и створи нове органске супстанце.

На пример, током метаболизам глукозе, молекули глукозе морају се разбити да би се извукла енергија. Ћелије користе АТП енергију да би прекинуле постојеће везе глукозе и створиле једноставнија једињења. Додатни молекули АТП користе своју енергију да би помогли у производњи посебних ензима и угљен-диоксида.

У неким случајевима, АТП фосфатна група делује као нека врста моста. Везује се за сложени органски молекул, а ензими или хормони везују се за фосфатну групу. Енергија ослобођена прекидом везе АТП фосфата може се користити за стварање нових хемијских веза и стварање органских супстанци потребних ћелији.

Ћелијско дисање је органски процес који покреће живе ћелије. Хранљиве материје попут глукозе претварају се у енергију коју ћелије могу користити за обављање својих активности. Кораци од ћелијско дисање су следећи:

1. Глукоза у крви дифундира из капилара у ћелије.
2. Глукоза је подељена на два дела молекули пирувата у ћелијској цитоплазми.
3. Молекули пирувата се транспортују у ћелију митохондрије.
4. Тхе циклус лимунске киселине разбија молекуле пирувата и ствара молекуле високе енергије НАДХ и ФАДХ₂.
5. Тхе НАДХ и ФАДХ₂молекули напајају митохондрије ланац за транспорт електрона.
6. Тхе ланац за транспорт електронахемиосмоза производи АТП деловањем ензима АТП синтазе.

Већина корака ћелијског дисања се одвија унутар митохондрија сваке ћелије. Митохондрији имају глатку спољашњу мембрану и јако преклопљену унутрашњу мембрану. Кључне реакције одвијају се преко унутрашње мембране, преносећи материјал и јоне из матрица унутар унутрашње мембране у и изван међу мембрански простор.

Ланац преноса електрона је завршни сегмент у низу реакција који започињу глукозом, а завршавају АТП-ом, угљен-диоксидом и водом. Током корака ланца транспорта електрона, енергија из НАДХ и ФАДХ₂ се користи за протони пумпе преко унутрашње митохондријске мембране у интермембрански простор. Концентрација протона у простору између унутрашње и спољашње митохондријске мембране расте и неравнотежа резултира електрохемијски градијент преко унутрашње опне.

Хемиосмоза се дешава када а покретачка сила протона узрокује протоне протона кроз полупропусну мембрану. У случају ланца за пренос електрона, електрохемијски градијент преко унутрашње митохондријске мембране резултира протонском покретачком силом на протоне у интермембранском простору. Сила делује тако да протоне помера назад преко унутрашње мембране, у унутрашњу матрицу.

Ензим тзв АТП синтаза уграђен је у унутрашњу митохондријску мембрану. Протони дифундирају кроз АТП синтазу, која користи енергију протонске покретачке силе како би додала фосфатну групу АДП молекулима доступним у матрици унутар унутрашње мембране.

На тај начин, молекули АДП унутар митохондрија претварају се у АТП на крају сегмента ланца транспортног електрона процеса ћелијског дисања. Молекули АТП могу изаћи из митохондрија и учествовати у другим ћелијским реакцијама.