Hvad er oxidativ fosforylering?
Oxidativ fosforylering er det sæt kemiske reaktioner, der bruges til at producere adenosintrifosfat (ATP). En vigtig del af aerob respiration, det er måske den mest grundlæggende metaboliske operation på jorden. Forskellige typer organismer har mange forskellige måder at organisere oxidativ fosforylering på, men slutresultatet er altid det samme: energi fra det næste til sidste trin i serien bruges til at binde et fosforatom til adenosindiphosphat (ADP) og omdanne det til ATP . Den potentielle energi, der tilføjes molekylet i denne reaktion, er netop det, der gør ATP til en universelt nyttig energikilde i cellen.
Opførelsen til det sidste trin med oxidativ phosphorylering involverer en række reduktionsoxidations- eller redoxreaktioner. Disse reaktioner overfører elektroner fra et molekyle til et andet og ændrer derved ladningen af begge. Dette sæt operationer kaldes en elektrontransportkæde, fordi det tillader cellen at bevæge energi, i form af elektroner, fra opbevaring til et sted, hvor den let kan bruges. Nicotinamid adenindinucleotid (NAD + ) er et almindeligt trin nær slutningen af denne proces. '+' Repræsenterer en positiv ladning, der giver den mulighed for let at acceptere elektroner og blive en reduceret form kaldet NADH.
Energien fra elektronerne i NADH bruges til at drive en proces kaldet kemiosmose. Kemiosmose koncentrerer elektronernes energi til potentiel energi ved at flytte brintioner - protoner - hen over en membran. Denne bevægelse skaber en energigradient over membranen i kraft af den akkumulerede positive ladning på den ene side. Denne energigradient kaldes protonmotivkraften. På dette tidspunkt kan det sidste og mest universelle trin med oxidativ fosforylering finde sted.
ATP-syntase er det enzym, der i sidste ende er ansvarlig for at konvertere ADP til ATP. En del af proteinet er indlejret i membranen, på tværs af hvilken protonerne er blevet drevet. ATP-syntase giver en rute, hvorigennem protonerne kan komme ind igen i cellen, men drager fordel af den energi, der genereres, når de gør det. Denne operation ligner den måde, hvorpå vindmølleudnyttelsen har forskelle i tryk, og vandhjul bruger ændringer i potentiel energi som følge af tyngdekraft. Bevægelsen af en proton tilbage over membranen bruges til at fremkalde en ændring i enzymets form. Hvis et molekyle af ADP allerede er bundet til ATP-syntase, når denne hændelse finder sted, pålægger ændringen et yderligere fosforatom på det. Det nyligt producerede ATP-molekyle får lov til at forlade enzymet og bliver frit til at tilvejebringe energi andetsteds i cellen.