Синтез АТФ: особливості даного процесу
Енергетичний обмін, який проходить у всіх клітинах живого організму, називають диссимиляцией. Він являє собою сукупність реакцій розкладання органічних сполук, при яких виділяється певна кількість енергії.
Дисиміляція проходить у два або три етапи, що залежить від виду живих організмів. Так, у аеробів енергетичний обмін складається з підготовчого, безкисневого і кисневого етапів. У анаеробів (організми, які здатні функціонувати в безкисневому середовищі) дисиміляція не вимагає останнього етапу.
Кінцева стадія енергетичного обміну у аеробів закінчується повним окисленням. При цьому відбувається розщеплення молекул глюкози з утворенням енергії, яка частково йде на освіту АТФ.
Варто відзначити, що синтез АТФ відбувається в процесі фосфорилювання, коли до АДФ приєднується неорганічний фосфат. При цьому аденозинтрифосфорная кислота синтезується в мітохондріях за участю АТФ-синтази.
Яка реакція відбувається при утворенні даного енергетичного з'єднання?
Аденозиндифосфат і фосфат з'єднуються з утворенням АТФ і макроергічним зв'язку, на утворення якої витрачається близько 30,6 кДж / моль. Аденозинтрифосфат забезпечує клітини енергією, оскільки значна його кількість вивільняється при гідролізі саме макроергічних зв'язків АТФ.
Молекулярної машиною, яка відповідає за синтез АТФ, є специфічна синтаза. Вона складається з двох частин. Одна з них знаходиться в мембрані і являє собою канал, по якому протони потрапляють всередину мітохондрії. При цьому вивільняється енергія, яка уловлюється інший структурною частиною АТФ під назвою F1. Вона містить статор і ротор. Статор в мембрані розміщується нерухомо і складається з дельта-області, а також альфа- і бета-субодиниць, які відповідають за хімічний синтез АТФ. Ротор містить гамма-, а також епсилон-субодиниці. Ця частина крутиться, використовуючи енергію протонів. Дана синтаза забезпечує синтез АТФ, якщо протони з зовнішньої мембрани спрямовані до середини мітохондрій.
Необхідно відзначити, що хімічним реакціям в клітці властива просторова впорядкованість. Продукти хімічних взаємодій речовин розподіляються асиметрично (позитивно заряджені іони йдуть в одну сторону, а негативно заряджені частинки направляються в іншу сторону), створюючи на мембрані електрохімічний потенціал. Він складається з хімічної та електричної компоненти. Слід сказати, що саме цей потенціал на поверхні мітохондрій стає універсальною формою запасання енергії.
Ця закономірність була виявлена англійським вченим П. Мітчеллом. Він припустив, що речовини після окислення мають вигляд не молекул, а позитивно і негативно заряджених іонів, які розміщуються на протилежних сторонах мембрани мітохондрій. Дане припущення дозволило з'ясувати природу освіти макроергічних зв'язків між фосфатами в процесі синтезу аденозинтрифосфату, а також сформулювати хеміосмотіческой гіпотезу цієї реакції.