Vsebina
Molekula ATP (adenozin trifosfat) živi organizmi uporabljajo kot vir energije. Celice hranijo energijo v ATP z dodajanjem a fosfatna skupina do ADP (adenozin-difosfat).
Kemiosmoza je mehanizem, ki celicam omogoča dodajanje fosfatne skupine, spreminjanje ADP v ATP in shranjevanje energije v ekstra kemični vezi. Celotni procesi presnove glukoze in celičnega dihanja predstavljajo okvir, v katerem lahko poteka kemiosmoza, in omogočajo pretvorbo ADP v ATP.
Definicija ATP in kako deluje
ATP je zapletena organska molekula, ki lahko shrani energijo v svojih fosfatnih vezah. Skupaj z ADP deluje na številne kemične procese v živih celicah. Kadar organska kemijska reakcija potrebuje energijo, da se začne, lahko tretja fosfatna skupina molekule ATP sproži reakcijo s pritrditvijo na enega od reaktantov. Sproščena energija lahko prekine nekatere obstoječe vezi in ustvari nove organske snovi.
Na primer med presnovo glukoze, molekule glukoze je treba razčleniti, da pridobivajo energijo. Celice uporabljajo energijo ATP, da razbijejo obstoječe glukozne vezi in ustvarijo enostavnejše spojine. Dodatne molekule ATP porabljajo svojo energijo za proizvodnjo posebnih encimov in ogljikovega dioksida.
V nekaterih primerih fosfatna skupina ATP deluje kot nekakšen most. Navezuje se na kompleksno organsko molekulo in encimi ali hormoni se pripisujejo skupini fosfatov. Energijo, ki se sprosti ob razpadu ATP fosfatne vezi, lahko uporabimo za tvorbo novih kemičnih vezi in ustvarjanje organskih snovi, ki jih celica potrebuje.
Kemiosmoza se pojavi med celično dihanjem
Celično dihanje je organski proces, ki napaja žive celice. Hranila, kot je glukoza, se pretvorijo v energijo, ki jo celice lahko uporabijo za izvajanje svojih dejavnosti. Koraki celično dihanje so naslednji:
Večina korakov celičnega dihanja poteka v mitohondrijih vsake celice. Mitohondriji imajo gladko zunanjo membrano in močno zloženo notranjo membrano. Ključne reakcije potekajo po notranji membrani, pri čemer se material in ioni prenašajo iz matrico znotraj notranje membrane v in zunaj med membranski prostor.
Kako kemiosmoza proizvaja ATP
Transportna veriga elektronov je zadnji sklop v nizu reakcij, ki se začne z glukozo in konča z ATP, ogljikovim dioksidom in vodo. Med koraki verige prenosa elektronov je energija NADH in FADH2 je navajen črpalke protonov čez notranjo mitohondrijsko membrano v medmembranski prostor. Koncentracija protona v prostoru med notranjo in zunanjo mitohondrijsko membrano narašča in neravnovesje povzroči elektrokemični gradient čez notranjo membrano.
Kemiosmoza se pojavi, ko a protonska gibalna sila povzroči, da se protoni razpršijo po polprepustni membrani. V primeru elektronske transportne verige elektrokemični gradient skozi notranjo mitohondrijsko membrano povzroči protonsko gibalno silo na protone v medemembranskem prostoru. Sila deluje, da protone premika nazaj po notranji membrani, v notranjo matrico.
Encim, imenovan ATP sintaza je vgrajen v notranjo mitohondrijsko membrano. Protoni difundirajo skozi ATP sintazo, ki porabi energijo iz protonske sile za dodajanje fosfatne skupine molekulam ADP, ki so na voljo v matriksu znotraj notranje membrane.
Na ta način se molekule ADP znotraj mitohondrij pretvorijo v ATP na koncu segmenta celičnega dihanja v transportni verigi. Molekule ATP lahko zapustijo mitohondrije in sodelujejo v drugih celičnih reakcijah.