Hva er oksidativ fosforylering?

Oksidativ fosforylering er settet med kjemiske reaksjoner som brukes til å produsere adenosintrifosfat (ATP). En viktig del av aerob respirasjon, det er kanskje den mest grunnleggende metabolske operasjonen på jorden. Ulike typer organismer har mange forskjellige måter å organisere oksidativ fosforylering, men sluttresultatet er alltid det samme: energi fra neste til siste trinn i serien brukes til å binde et fosforatom til adenosindifosfat (ADP), og omdanne det til ATP . Den potensielle energien som tilsettes molekylet i denne reaksjonen er nettopp det som gjør ATP til en universell nyttig energikilde i cellen.

Foretaket til det siste trinnet med oksidativ fosforylering involverer en serie reduksjons-oksidasjonsreaksjoner. Disse reaksjonene overfører elektroner fra et molekyl til et annet, og endrer derved ladningen til begge. Dette settet med operasjoner kalles en elektrontransportkjede, fordi det gjør at cellen kan flytte energi, i form av elektroner, fra lagring til et sted hvor den lett kan brukes. Nikotinamid adenindinukleotid (NAD ⁺ ) er et vanlig trinn nær slutten av denne prosessen. '+' Representerer en positiv ladning som gjør at den enkelt kan akseptere elektroner og bli en redusert form kalt NADH.

Energien til elektronene i NADH brukes til å drive en prosess som kalles kjemiosmose. Chemiosmosis konsentrerer elektronenes energi til potensiell energi ved å flytte hydrogenioner - protoner - over en membran. Denne bevegelsen skaper en energigradient over membranen i kraft av den akkumulerte positive ladningen på den ene siden. Denne energigradienten kalles protonmotivkraften. På dette tidspunktet kan det siste og mest universelle trinn med oksidativ fosforylering finne sted.

ATP-syntase er enzymet som til slutt er ansvarlig for å konvertere ADP til ATP. En del av proteinet er innebygd i membranen som protonene er drevet over. ATP-syntase gir en rute som protonene kan komme inn i cellen på igjen, men utnytter energien som genereres når de gjør det. Denne operasjonen ligner på hvordan vindmøllens selesforskjeller i trykk og vannhjul bruker endringer i potensiell energi som følge av tyngdekraft. Bevegelsen av en proton tilbake over membranen brukes til å drive en endring i form av enzymet. Hvis et molekyl av ADP allerede er bundet til ATP-syntase når denne hendelsen inntreffer, påfører endringen et ekstra fosforatom på det. Det nylig produserte ATP-molekylet får forlate enzymet og blir fritt til å gi energi andre steder i cellen.