תוֹכֶן
מולקולת ה- ATP (אדנוזין טריפוספט) משמשת על ידי אורגניזמים חיים כמקור אנרגיה. תאים אוגרים אנרגיה ב- ATP על ידי הוספת א קבוצת פוספט ל- ADP (אדנוזין דיפוספט).
כימיוזמוזיס הוא המנגנון המאפשר לתאים להוסיף את קבוצת הפוספטים, לשנות ADP ל- ATP ולאגירת אנרגיה בקשר הכימי הנוסף. התהליכים הכוללים של חילוף חומרים גלוקוזים ונשימה תאית מהווים את המסגרת במסגרתה יכולה הכימיומוזוזה להתרחש ולאפשר המרה של ADP ל- ATP.
הגדרת ATP ואיך זה עובד
ATP היא מולקולה אורגנית מורכבת שיכולה לאגור אנרגיה בקשרי הפוספט שלה. זה עובד יחד עם ADP כדי להניע רבים מהתהליכים הכימיים בתאים חיים. כאשר תגובה כימית אורגנית זקוקה לאנרגיה בכדי להתחיל אותה, קבוצת הפוספט השלישית של מולקולת ה- ATP יכולה להתחיל את התגובה על ידי הצמדתה לאחד המגיבים. האנרגיה המשתחררת יכולה לשבור חלק מהקשרים הקיימים וליצור חומרים אורגניים חדשים.
לדוגמה, במהלך מטבוליזם גלוקוזיש לפרק את מולקולות הגלוקוז כדי לחלץ אנרגיה. תאים משתמשים באנרגיית ATP כדי לשבור קשרי גלוקוז קיימים וליצור תרכובות פשוטות יותר. מולקולות ATP נוספות משתמשות באנרגיה שלהן כדי לייצר אנזימים מיוחדים ופחמן דו חמצני.
במקרים מסוימים, קבוצת הפוספטים ATP משמשת כמעין גשר. זה מתחבר למולקולה אורגנית מורכבת ואנזימים או הורמונים נקשרים עצמם לקבוצת הפוספטים. ניתן להשתמש באנרגיה המשתחררת כאשר הקשר של הפוספט ATP נשבר ליצירת קשרים כימיים חדשים וליצירת החומרים האורגניים הדרושים לתא.
כימיוזמוזה מתרחשת בזמן הנשימה סלולרית
הנשימה סלולרית היא התהליך האורגני המניע את התאים החיים. חומרים מזינים כמו גלוקוז מומרים לאנרגיה שתאים יכולים להשתמש בהם כדי לבצע את פעילותם. השלבים של נשימה תאית הם כדלקמן:
מרבית שלבי הנשימה התאית מתרחשים בתוך המיטוכונדריה של כל תא. למיטוכונדריה קרום חיצוני חלק וממברנה פנימית מקופלת בכבדות. תגובות המפתח מתרחשות על פני הממברנה הפנימית, ומעבירות חומר ויונים מה- מטריקס בתוך הממברנה הפנימית אל ומחוצה לה מרחב בין קרומי.
כיצד כימיימוזוזה מייצרת ATP
שרשרת הובלת האלקטרונים היא הקטע הסופי בסדרת תגובות שמתחילה בגלוקוז ומסתיימת ב- ATP, פחמן דו חמצני ומים. במהלך מדרגות שרשרת ההובלה האלקטרונית, האנרגיה מ- NADH ו- FADH2 רגיל ל פרוטוני משאבה על פני הקרום המיטוכונדריאלי הפנימי לחלל הבין ממברני. ריכוז הפרוטון במרחב שבין הממברנות המיטוכונדריה החיצונית עולה. חוסר האיזון מביא ל שיפוע אלקטרוכימי על פני הממברנה הפנימית.
כימימוזוזה מתרחשת כאשר א כוח המניע של פרוטון גורם לפרוטונים להתפזר על פני קרום חדיר למחצה. במקרה של שרשרת הובלת האלקטרונים, המדרגה האלקטרוכימית על פני הממברנה המיטוכונדריה הפנימית מביאה לכוח מניע של פרוטונים על הפרוטונים במרחב הבינממברני. הכוח פועל להעברת הפרוטונים חזרה על פני הממברנה הפנימית, למטריצה הפנימית.
אנזים שנקרא ATP synthase מוטבע בקרום המיטוכונדריאלי הפנימי. הפרוטונים מתפזרים דרך הסינתז ATP, המשתמש באנרגיה מכוח המניע של הפרוטונים כדי להוסיף קבוצת פוספט למולקולות ADP הזמינות במטריקס בתוך הממברנה הפנימית.
בדרך זו, מולקולות ה- ADP בתוך המיטוכונדריה מומרות ל- ATP בסוף קטע שרשרת ההובלה האלקטרונית של תהליך הנשימה התאית. מולקולות ה- ATP יכולות לצאת מהמיטוכונדריה ולקחת חלק בתגובות תאים אחרות.