Ο ενεργειακός μεταβολισμός, που λαμβάνει χώρα σε όλα τα κύτταρα ενός ζωντανού οργανισμού, ονομάζεται αφομοίωση. Είναι ένα σύνολο αντιδράσεων αποσύνθεσης οργανικών ενώσεων, στις οποίες απελευθερώνεται μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας.
Η αφομοίωση πραγματοποιείται σε δύο ή τρία στάδια, ανάλογα με τον τύπο των ζωντανών οργανισμών. Έτσι, στα αερόβια, ο ενεργειακός μεταβολισμός αποτελείται από προπαρασκευαστικά, στάδια χωρίς οξυγόνο και οξυγόνο. Στα αναερόβια (οργανισμούς που μπορούν να λειτουργήσουν σε ανοξικό περιβάλλον), η αφομοίωση δεν απαιτεί το τελευταίο βήμα.
Το τελικό στάδιο του ενεργειακού μεταβολισμού στα αερόβια τελειώνει με πλήρη οξείδωση. Σε αυτή την περίπτωση, η διάσπαση των μορίων γλυκόζης συμβαίνει με το σχηματισμό ενέργειας, η οποία εν μέρει πηγαίνει στον σχηματισμό του ATP.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η σύνθεση ATP λαμβάνει χώρα στη διαδικασία της φωσφορυλίωσης, όταν προστίθεται ανόργανο φωσφορικό στο ADP. Ταυτόχρονα, το αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ συντίθεται στα μιτοχόνδρια με τη συμμετοχή της συνθάσης ATP.
Τι αντίδραση συμβαίνει όταν σχηματίζεται αυτή η ενεργειακή ένωση;
Διφωσφορική αδενοσίνη και φωσφορική ένωση συνδυάζονται για να σχηματίσουν ATP και έναν μακροεργικό δεσμό, ο σχηματισμός του οποίου διαρκεί περίπου 30,6 kJ /mol. Η τριφωσφορική αδενοσίνη παρέχει στα κύτταρα ενέργεια, καθώς μια σημαντική ποσότητα απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση ακριβώς των μακροεργικών δεσμών του ATP.
Η μοριακή μηχανή που είναι υπεύθυνη για τη σύνθεση του ATP είναι μια συγκεκριμένη συνθάση. Αποτελείται από δύο μέρη. Ένα από αυτά βρίσκεται στη μεμβράνη και είναι ένα κανάλι μέσω του οποίου τα πρωτόνια εισέρχονται στα μιτοχόνδρια. Αυτό απελευθερώνει ενέργεια, η οποία δεσμεύεται από ένα άλλο δομικό μέρος του ATP που ονομάζεται F1. Περιέχει έναν στάτορα και έναν ρότορα. Ο στάτορας στη μεμβράνη είναι σταθερός και αποτελείται από μια περιοχή δέλτα, καθώς και από υπομονάδες άλφα και βήτα, που είναι υπεύθυνες για τη χημική σύνθεση του ΑΤΡ. Ο ρότορας περιέχει υπομονάδες γάμμα καθώς και έψιλον. Αυτό το τμήμα περιστρέφεται χρησιμοποιώντας την ενέργεια των πρωτονίων. Αυτή η συνθάση εξασφαλίζει τη σύνθεση του ATP εάν τα πρωτόνια από την εξωτερική μεμβράνη κατευθύνονται προς το μέσο των μιτοχονδρίων.
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι χημικές αντιδράσεις στο κύτταρο χαρακτηρίζονται από χωρική τάξη. Τα προϊόντα των χημικών αλληλεπιδράσεων των ουσιών κατανέμονται ασύμμετρα (τα θετικά φορτισμένα ιόντα πηγαίνουν προς τη μία κατεύθυνση και τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια πηγαίνουν προς την άλλη κατεύθυνση), δημιουργώντας ένα ηλεκτροχημικό δυναμικό στη μεμβράνη. Αποτελείται από ένα χημικό και ένα ηλεκτρικό συστατικό. Πρέπει να πούμε ότι αυτό το δυναμικό στην επιφάνεια των μιτοχονδρίων είναι που γίνεται η καθολική μορφή αποθήκευσης ενέργειας.
Αυτό το μοτίβο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο επιστήμονα P. Mitchell. Πρότεινεότι οι ουσίες μετά την οξείδωση δεν μοιάζουν με μόρια, αλλά θετικά και αρνητικά φορτισμένα ιόντα, τα οποία βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές της μιτοχονδριακής μεμβράνης. Αυτή η υπόθεση κατέστησε δυνατή τη διασαφήνιση της φύσης του σχηματισμού μακροεργικών δεσμών μεταξύ φωσφορικών ενώσεων κατά τη σύνθεση της τριφωσφορικής αδενοσίνης, καθώς και τη διατύπωση της χημειοσμωτικής υπόθεσης αυτής της αντίδρασης.
