เอทีพี (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต) โมเลกุลถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตเป็นแหล่งพลังงาน เซลล์เก็บพลังงานไว้ใน ATP โดยการเพิ่ม a กลุ่มฟอสเฟต เป็น ADP (อะดีโนซีนไดฟอสเฟต)
เคมีออสโมซิสเป็นกลไกที่ช่วยให้เซลล์เพิ่มกลุ่มฟอสเฟต เปลี่ยน ADP เป็น ATP และเก็บพลังงานไว้ในพันธะเคมีเพิ่มเติม กระบวนการโดยรวมของการเผาผลาญกลูโคสและ การหายใจระดับเซลล์ เป็นกรอบการทำงานที่เคมีโอโมซิสสามารถเกิดขึ้นและเปิดใช้งานการแปลง ADP เป็น ATP
คำจำกัดความของ ATP และวิธีการทำงาน
ATP เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งสามารถเก็บพลังงานไว้ในพันธะฟอสเฟตได้ ทำงานร่วมกับ ADP เพื่อขับเคลื่อนกระบวนการทางเคมีหลายอย่างในเซลล์ที่มีชีวิต เมื่อปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ต้องการพลังงานเพื่อเริ่มต้น กลุ่มฟอสเฟตที่สามของ โมเลกุลเอทีพี สามารถเริ่มต้นปฏิกิริยาโดยยึดติดกับตัวทำปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่ง พลังงานที่ปล่อยออกมาสามารถทำลายพันธะที่มีอยู่บางส่วนและสร้างสารอินทรีย์ใหม่
ตัวอย่างเช่น ในช่วง เมแทบอลิซึมของกลูโคสจะต้องสลายโมเลกุลกลูโคสเพื่อดึงพลังงานออกมา เซลล์ใช้พลังงาน ATP เพื่อทำลายพันธะกลูโคสที่มีอยู่และสร้างสารประกอบที่ง่ายกว่า โมเลกุล ATP เพิ่มเติมใช้พลังงานเพื่อช่วยในการผลิตเอนไซม์พิเศษและคาร์บอนไดออกไซด์
ในบางกรณี กลุ่ม ATP ฟอสเฟตทำหน้าที่เป็นสะพานชนิดหนึ่ง มันยึดติดกับโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนและเอ็นไซม์หรือฮอร์โมนยึดติดกับกลุ่มฟอสเฟต พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาเมื่อพันธะเอทีพีฟอสเฟตถูกทำลายสามารถใช้เพื่อสร้างพันธะเคมีใหม่และสร้างสารอินทรีย์ที่เซลล์ต้องการ
เคมีออสโมซิสเกิดขึ้นระหว่างการหายใจระดับเซลล์
การหายใจระดับเซลล์เป็นกระบวนการอินทรีย์ที่ให้พลังงานแก่เซลล์ที่มีชีวิต สารอาหารเช่นกลูโคสจะถูกแปลงเป็นพลังงานที่เซลล์สามารถใช้เพื่อทำกิจกรรมได้ ขั้นตอนของ การหายใจระดับเซลล์ มีรายละเอียดดังนี้:
- กลูโคส ในเลือดกระจายจากเส้นเลือดฝอยเข้าสู่เซลล์
- กลูโคสถูกแบ่งออกเป็นสอง โมเลกุลไพรูเวต ในเซลล์ไซโตพลาสซึม
- โมเลกุลของไพรูเวตถูกลำเลียงเข้าสู่เซลล์ ไมโตคอนเดรีย.
- วงจรกรดซิตริก สลายโมเลกุลไพรูเวตและสร้างโมเลกุลพลังงานสูง NADH และ FADH2.
- NADH และ FADH2โมเลกุลให้พลังงานแก่ไมโตคอนเดรีย ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน.
- ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนchemiosmosis ของเคมีผลิต ATP ผ่านการกระทำของเอนไซม์ ATP synthase
ขั้นตอนการหายใจระดับเซลล์ส่วนใหญ่เกิดขึ้น ภายในไมโตคอนเดรีย ของแต่ละเซลล์ ไมโทคอนเดรียมีเยื่อหุ้มชั้นนอกเรียบและเยื่อหุ้มชั้นในที่พับแน่นหนา ปฏิกิริยาหลักเกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นใน ถ่ายเทวัสดุและไอออนจาก เมทริกซ์ ภายในเยื่อหุ้มชั้นในเข้าและออกจาก พื้นที่ระหว่างเมมเบรน
Chemiosmosis ผลิต ATP ได้อย่างไร
ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเป็นส่วนสุดท้ายในชุดของปฏิกิริยาที่เริ่มต้นด้วยกลูโคสและจบลงด้วย ATP คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ในระหว่างขั้นตอนของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน พลังงานจาก NADH และ FADH2 ใช้เพื่อ โปรตอนปั๊ม ผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน เข้าไปในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ ความเข้มข้นของโปรตอนในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในและชั้นนอกเพิ่มขึ้น และความไม่สมดุลส่งผลให้เกิด ไล่ระดับไฟฟ้าเคมี ผ่านเยื่อหุ้มชั้นใน
เคมีออสโมซิสเกิดขึ้นเมื่อ a แรงกระตุ้นโปรตอน ทำให้โปรตอนกระจายไปทั่วเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ ในกรณีของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน การไล่ระดับเคมีไฟฟ้าผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในส่งผลให้เกิดแรงกระตุ้นของโปรตอนต่อโปรตอนในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ แรงกระทำการเคลื่อนโปรตอนกลับข้ามเยื่อหุ้มชั้นใน เข้าไปในเมทริกซ์ภายใน
เอนไซม์ที่เรียกว่า เอทีพีสังเคราะห์ ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน โปรตอนกระจายตัวผ่าน ATP synthase ซึ่งใช้พลังงานจากแรงกระตุ้นของโปรตอนเพื่อเพิ่มกลุ่มฟอสเฟตให้กับโมเลกุล ADP ที่มีอยู่ในเมทริกซ์ภายในเยื่อหุ้มชั้นใน
ด้วยวิธีนี้ โมเลกุล ADP ภายในไมโตคอนเดรียจะถูกแปลงเป็น ATP ที่ส่วนท้ายของส่วนห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนของกระบวนการหายใจของเซลล์ โมเลกุล ATP สามารถออกจากไมโตคอนเดรียและมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของเซลล์อื่นๆ