АТФ (аденозинтрифосфат) молекула використовується живими організмами як джерело енергії. Клітини зберігають енергію в АТФ, додаючи а фосфатна група до АДФ (аденозиндифосфат).
Хеміосмос - це механізм, який дозволяє клітинам додавати фосфатну групу, змінюючи АДФ на АТФ і зберігаючи енергію в додатковому хімічному зв’язку. Загальні процеси метаболізму глюкози та клітинне дихання складають основу, в якій може відбуватися хеміосмос, і забезпечують перетворення АДФ в АТФ.
Визначення ATP та як це працює
АТФ - це складна органічна молекула, яка може зберігати енергію у своїх фосфатних зв’язках. Він працює разом з АДФ для живлення багатьох хімічних процесів у живих клітинах. Коли органічна хімічна реакція потребує енергії для її початку, третя фосфатна група Молекула АТФ може ініціювати реакцію, приєднавшись до одного з реагентів. Виділена енергія може розірвати деякі існуючі зв’язки і створити нові органічні речовини.
Наприклад, під час метаболізм глюкози, молекули глюкози повинні бути розбиті для вилучення енергії. Клітини використовують енергію АТФ для розриву існуючих зв’язків глюкози та утворення простіших сполук. Додаткові молекули АТФ використовують свою енергію для вироблення особливих ферментів та вуглекислого газу.
У деяких випадках фосфатна група АТФ діє як своєрідний місток. Він приєднується до складної органічної молекули, а ферменти або гормони приєднуються до фосфатної групи. Енергія, що виділяється при розриві фосфатного зв’язку АТФ, може бути використана для утворення нових хімічних зв’язків та створення органічних речовин, необхідних клітині.
Хеміосмос відбувається під час клітинного дихання
Клітинне дихання - це органічний процес, який живить живі клітини. Такі поживні речовини, як глюкоза, перетворюються в енергію, яку клітини можуть використовувати для здійснення своєї діяльності. Кроки клітинне дихання такі:
- Глюкоза в крові дифундує з капілярів у клітини.
- Глюкоза ділиться на дві частини молекули пірувату в клітинній цитоплазмі.
- Молекули пірувату транспортуються в клітину мітохондрії.
- цикл лимонної кислоти розщеплює молекули пірувату і утворює високоенергетичні молекули NADH і FADH2.
- NADH і FADH2молекули живлять мітохондрії електронно-транспортний ланцюг.
- електронно-транспортний ланцюгХіміосмос Росії виробляє АТФ під дією ферменту АТФ-синтази.
Більшість етапів клітинного дихання мають місце всередині мітохондрій кожної клітини. Мітохондрії мають гладку зовнішню мембрану і сильно складену внутрішню мембрану. Ключові реакції відбуваються по внутрішній мембрані, переносячи матеріал та іони з матриця всередині внутрішньої мембрани в і поза міжмембранний простір.
Як хеміосмоз продукує АТФ
Електронно-транспортний ланцюг є завершальним сегментом серії реакцій, що починається з глюкози і закінчується АТФ, вуглекислим газом та водою. На етапах ланцюга транспортування електронів відбувається надходження енергії від NADH та FADH2 звик протони насосів через внутрішню мітохондріальну мембрану в міжмембранний простір. Концентрація протонів у просторі між внутрішньою та зовнішньою мембранами мітохондрій підвищується, і дисбаланс призводить до електрохімічний градієнт через внутрішню мембрану.
Хеміосмос має місце, коли a рушійна сила протона змушує протони дифундувати через напівпроникну мембрану. У випадку електронно-транспортного ланцюга електрохімічний градієнт через внутрішню мітохондріальну мембрану призводить до рушійної сили протона на протони в міжмембранному просторі. Сила діє для переміщення протонів назад через внутрішню мембрану у внутрішню матрицю.
Ензим, який називається АТФ-синтаза вбудований у внутрішню мітохондріальну мембрану. Протони дифундують через АТФ-синтазу, яка використовує енергію рушійної сили протона, щоб додати фосфатну групу до молекул АДФ, наявних у матриксі всередині внутрішньої мембрани.
Таким чином, молекули АДФ всередині мітохондрій перетворюються на АТФ в кінці сегмента електронно-транспортного ланцюга процесу клітинного дихання. Молекули АТФ можуть виходити з мітохондрій і брати участь в інших клітинних реакціях.