Co to jest fosforylacja oksydacyjna?

Fosforylacja oksydacyjna to zestaw reakcji chemicznych stosowanych do wytwarzania trifosforanu adenozyny (ATP). Ważna część oddychania tlenowego, jest to być może najbardziej podstawowa operacja metaboliczna na ziemi. Różne typy organizmów mają wiele różnych sposobów organizowania fosforylacji oksydacyjnej, ale wynik końcowy jest zawsze taki sam: energia z następnego do ostatniego etapu serii jest wykorzystywana do wiązania atomu fosforu z difosforanem adenozyny (ADP), przekształcając go w ATP . Potencjalna energia dodana do cząsteczki w tej reakcji właśnie sprawia, że ​​ATP jest uniwersalnie użytecznym źródłem energii w komórce.

Prowadzenie do ostatniego etapu fosforylacji oksydacyjnej obejmuje szereg reakcji redukcyjno-utleniających lub redoks. Reakcje te przenoszą elektrony z jednej cząsteczki na drugą, zmieniając w ten sposób ładunek obu. Ten zestaw operacji nazywa się łańcuchem transportu elektronów, ponieważ pozwala komórce przenosić energię, w postaci elektronów, z magazynu do miejsca, w którym można ją z łatwością wykorzystać. Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD ⁺ ) jest powszechnym krokiem pod koniec tego procesu. „+” Reprezentuje ładunek dodatni, który pozwala mu łatwo akceptować elektrony i stać się zredukowaną formą zwaną NADH.

Energia elektronów w NADH jest wykorzystywana do zasilania procesu zwanego chemiosmozą. Chemiosmosis koncentruje energię elektronów w energii potencjalnej poprzez przemieszczanie jonów wodoru - protonów - przez błonę. Ten ruch tworzy gradient energii w poprzek błony dzięki zgromadzonemu ładunkowi dodatniemu z jednej strony. Ten gradient energii nazywany jest siłą proton-ruch. W tym momencie może mieć miejsce ostatni i najbardziej uniwersalny etap fosforylacji oksydacyjnej.

Syntaza ATP jest enzymem ostatecznie odpowiedzialnym za przekształcenie ADP w ATP. Część białka jest osadzona w błonie, przez którą przepędzono protony. Syntaza ATP zapewnia drogę, przez którą protony mogą ponownie wejść do komórki, ale korzysta z energii wytworzonej wtedy. Ta operacja przypomina sposób, w jaki wiatraki wykorzystują różnice ciśnień i koła wodne, wykorzystując zmiany energii potencjalnej wynikające z grawitacji. Ruch protonu z powrotem przez błonę służy do napędzania zmiany kształtu enzymu. Jeśli cząsteczka ADP jest już związana z syntazą ATP, kiedy to zdarzenie nastąpi, zmiana narzuca dodatkowy atom fosforu. Nowo wytworzona cząsteczka ATP może opuścić enzym i staje się wolna w dostarczaniu energii gdzie indziej w komórce.