Inhoud
- ATP-definitie en hoe het werkt
- Chemiosmose vindt plaats tijdens cellulaire ademhaling
- Hoe chemiosmosis ATP produceert
Het ATP-molecuul (adenosinetrifosfaat) wordt door levende organismen gebruikt als energiebron. Cellen slaan energie op in ATP door een toe te voegen fosfaatgroep tot ADP (adenosinedifosfaat).
Chemiosmosis is het mechanisme waarmee cellen de fosfaatgroep kunnen toevoegen, ADP in ATP kunnen veranderen en energie kunnen opslaan in de extra chemische binding. De algemene processen van glucosemetabolisme en cellulaire ademhaling vormen het raamwerk waarbinnen chemiosmosis kan plaatsvinden en de conversie van ADP naar ATP mogelijk maken.
ATP-definitie en hoe het werkt
ATP is een complex organisch molecuul dat energie kan opslaan in zijn fosfaatbindingen. Het werkt samen met ADP om veel van de chemische processen in levende cellen aan te drijven. Wanneer een organische chemische reactie energie nodig heeft om het op gang te brengen, kan de derde fosfaatgroep van het ATP-molecuul de reactie initiëren door zich aan een van de reactanten te hechten. De vrijgekomen energie kan een deel van de bestaande bindingen verbreken en nieuwe organische stoffen creëren.
Bijvoorbeeld tijdens glucosemetabolisme, de glucosemoleculen moeten worden afgebroken om energie te extraheren. Cellen gebruiken ATP-energie om bestaande glucosebindingen te verbreken en eenvoudiger verbindingen te maken. Extra ATP-moleculen gebruiken hun energie om speciale enzymen en koolstofdioxide te produceren.
In sommige gevallen fungeert de ATP-fosfaatgroep als een soort brug. Het hecht zich aan een complex organisch molecuul en enzymen of hormonen hechten zich aan de fosfaatgroep. De energie die vrijkomt wanneer de ATP-fosfaatbinding wordt verbroken, kan worden gebruikt om nieuwe chemische bindingen te vormen en de organische stoffen te creëren die de cel nodig heeft.
Chemiosmose vindt plaats tijdens cellulaire ademhaling
Cellulaire ademhaling is het organische proces dat levende cellen aandrijft. Voedingsstoffen zoals glucose worden omgezet in energie die cellen kunnen gebruiken om hun activiteiten uit te voeren. De stappen van cellulaire ademhaling zijn als volgt:
De meeste cellulaire ademhalingsstappen vinden plaats in de mitochondriën van elke cel. De mitochondriën hebben een glad buitenmembraan en een zwaar gevouwen binnenmembraan. De belangrijkste reacties vinden plaats over het binnenmembraan, waarbij materiaal en ionen worden overgedragen van de Matrix binnen het binnenmembraan in en uit de intermembrane ruimte.
Hoe chemiosmosis ATP produceert
De elektronentransportketen is het laatste segment in een reeks reacties die begint met glucose en eindigt met ATP, koolstofdioxide en water. Tijdens de stappen van de elektronentransportketen, de energie van NADH en FADH2 is gewend aan pomp protonen over het binnenste mitochondriale membraan in de intermembrane ruimte. De protonenconcentratie in de ruimte tussen de binnenste en buitenste mitochondriale membranen stijgt en de onbalans resulteert in een elektrochemische gradiënt over het binnenste membraan.
Chemiosmosis vindt plaats wanneer een Proton bewegende kracht zorgt ervoor dat protonen diffunderen over een semi-permeabel membraan. In het geval van de elektronentransportketen resulteert de elektrochemische gradiënt over het binnenste mitochondriale membraan in een protonenmotieve kracht op de protonen in de intermembraanruimte. De kracht werkt om de protonen terug over het binnenmembraan te verplaatsen naar de binnenmatrix.
Een enzym genaamd ATP-synthase is ingebed in het binnenste mitochondriale membraan. De protonen diffunderen door de ATP-synthase, die de energie van de protonenmotieve kracht gebruikt om een fosfaatgroep toe te voegen aan ADP-moleculen die beschikbaar zijn in de matrix in het binnenmembraan.
Op deze manier worden de ADP-moleculen in de mitochondria omgezet in ATP aan het einde van het elektronentransportketensegment van het cellulaire ademhalingsproces. De ATP-moleculen kunnen de mitochondriën verlaten en deelnemen aan andere celreacties.