Съдържание
- Определение на ATP и как работи
- Химиосмозата се проявява по време на клетъчната респирация
- Как химиосмозата произвежда АТФ
Молекулата ATP (аденозин трифосфат) се използва от живите организми като източник на енергия. Клетките съхраняват енергия в ATP чрез добавяне на a фосфатна група до ADP (аденозин дифосфат).
Химиосмозата е механизмът, който позволява на клетките да добавят фосфатната група, променяйки ADP към ATP и съхранявайки енергия в допълнителната химическа връзка. Цялостните процеси на метаболизма на глюкозата и клетъчното дишане съставляват рамката, в която може да протече химиосмозата и дават възможност за превръщане на ADP в ATP.
Определение на ATP и как работи
АТФ е сложна органична молекула, която може да съхранява енергия във фосфатните си връзки. Той работи заедно с ADP за захранване на много от химичните процеси в живите клетки. Когато една органична химическа реакция се нуждае от енергия, за да започне, третата фосфатна група на АТФ молекулата може да инициира реакцията, като се прикрепи към един от реагентите. Освободената енергия може да разруши някои от съществуващите връзки и да създаде нови органични вещества.
Например по време на глюкозен метаболизъм, молекулите на глюкозата трябва да бъдат разградени, за да извлекат енергия. Клетките използват ATP енергия, за да разрушат съществуващите глюкозни връзки и да създадат по-прости съединения. Допълнителните ATP молекули използват енергията си, за да помогнат за производството на специални ензими и въглероден диоксид.
В някои случаи АТФ фосфатната група действа като вид мост. Той се свързва със сложна органична молекула и ензимите или хормоните се прикрепят към фосфатната група. Енергията, освободена при разрушаване на ATP фосфатната връзка, може да се използва за образуване на нови химични връзки и за създаване на органичните вещества, необходими на клетката.
Химиосмозата се проявява по време на клетъчната респирация
Клетъчното дишане е органичният процес, който захранва живите клетки. Хранителни вещества като глюкоза се превръщат в енергия, която клетките могат да използват за извършване на своята дейност. Стъпките на клетъчно дишане са както следва:
Повечето от етапите на клетъчното дишане се извършват вътре в митохондриите на всяка клетка. Митохондриите имат гладка външна мембрана и силно сгъната вътрешна мембрана. Ключовите реакции протичат във вътрешната мембрана, пренасяйки материал и йони от матрица вътре във вътрешната мембрана в и извън между мембранно пространство.
Как химиосмозата произвежда АТФ
Електронната транспортна верига е последният сегмент в поредица от реакции, който започва с глюкоза и завършва с АТФ, въглероден диоксид и вода. По време на стъпките на електронната транспортна верига, енергията от NADH и FADH2 се използва за помпа протони през вътрешната митохондриална мембрана в интермембранното пространство. Концентрацията на протона в пространството между вътрешната и външната митохондриална мембрана се повишава и дисбалансът води до електрохимичен градиент през вътрешната мембрана.
Химиосмозата се проявява, когато а протонна движеща сила причинява дифунцията на протоните в полупропусклива мембрана. В случая на електронната транспортна верига електрохимичният градиент през вътрешната митохондриална мембрана води до протонна движеща сила върху протоните в междумембранното пространство. Силата действа за преместване на протоните обратно през вътрешната мембрана, във вътрешната матрица.
Ензим, наречен ATP синтаза е вградена във вътрешната митохондриална мембрана. Протоните дифундират чрез АТФ синтазата, която използва енергията от протонната движеща сила, за да добави фосфатна група към молекулите на ADP, налични в матрицата във вътрешната мембрана.
По този начин молекулите ADP вътре в митохондриите се преобразуват в АТФ в края на сегмента на електроннотранспортната верига на процеса на клетъчно дишане. ATP молекулите могат да излязат от митохондриите и да участват в други клетъчни реакции.