Che cos'è la fosforilazione ossidativa?
La fosforilazione ossidativa è l'insieme delle reazioni chimiche utilizzate per produrre adenosina trifosfato (ATP). Una parte importante della respirazione aerobica, è forse l'operazione metabolica più fondamentale sulla terra. Diversi tipi di organismi hanno molti modi diversi di organizzare la fosforilazione ossidativa, ma il risultato finale è sempre lo stesso: l'energia dal prossimo all'ultimo passo della serie viene utilizzata per legare un atomo di fosforo all'adenosina difosfato (ADP), trasformandolo in ATP . L'energia potenziale aggiunta alla molecola in questa reazione è esattamente ciò che rende l'ATP una fonte di energia universalmente utile all'interno della cellula.
Il passaggio alla fase finale della fosforilazione ossidativa comporta una serie di reazioni di riduzione-ossidazione o redox. Queste reazioni trasferiscono elettroni da una molecola all'altra, alterando così la carica di entrambi. Questo insieme di operazioni è chiamato catena di trasporto degli elettroni, poiché consente alla cellula di spostare l'energia, sotto forma di elettroni, dallo stoccaggio in un luogo in cui può essere facilmente utilizzata. La nicotinamide adenina dinucleotide (NAD + ) è un passo comune verso la fine di questo processo. Il '+' rappresenta una carica positiva che gli consente di accettare facilmente gli elettroni e diventare una forma ridotta chiamata NADH.
L'energia degli elettroni in NADH viene utilizzata per alimentare un processo chiamato chemiosmosi. La chemiosmosi concentra l'energia degli elettroni in energia potenziale spostando ioni idrogeno - protoni - attraverso una membrana. Questo movimento crea un gradiente di energia attraverso la membrana in virtù della carica positiva accumulata su un lato. Questo gradiente di energia è chiamato forza motrice protonica. A questo punto, può avvenire la fase finale e più universale della fosforilazione ossidativa.
L'ATP sintasi è l'enzima responsabile in ultima analisi della conversione di ADP in ATP. Parte della proteina è incorporata nella membrana attraverso la quale sono stati guidati i protoni. L'ATP sintasi fornisce un percorso attraverso il quale i protoni possono rientrare nella cellula, ma sfrutta l'energia generata quando lo fanno. Questa operazione ricorda il modo in cui i mulini a vento sfruttano le differenze di pressione e le ruote idrauliche utilizzano i cambiamenti nell'energia potenziale derivanti dalla gravità. Il movimento di un protone attraverso la membrana viene utilizzato per alimentare un cambiamento nella forma dell'enzima. Se una molecola di ADP è già legata alla sintasi ATP quando si verifica questo evento, il cambiamento impone un atomo di fosforo aggiuntivo su di esso. La molecola di ATP appena prodotta viene lasciata dall'enzima e diventa libera di fornire energia altrove nella cellula.