Vad är oxidativ fosforylering?
Oxidativ fosforylering är uppsättningen kemiska reaktioner som används för att producera adenosintrifosfat (ATP). En viktig del av aerob andning, det är kanske den mest grundläggande metaboliska operationen på jorden. Olika typer av organismer har många olika sätt att organisera oxidativ fosforylering, men slutresultatet är alltid detsamma: energi från nästa sista steg i serien används för att binda en fosforatom till adenosindifosfat (ADP) och omvandla den till ATP . Den potentiella energin som tillförs molekylen i denna reaktion är precis vad som gör ATP till en universellt användbar energikälla i cellen.
Uppförandet till det sista steget med oxidativ fosforylering innefattar en serie reduktionsoxidations- eller redoxreaktioner. Dessa reaktioner överför elektroner från en molekyl till en annan och förändrar därigenom laddningen för båda. Denna uppsättning operationer kallas en elektrontransportkedja, eftersom den gör det möjligt för cellen att flytta energi, i form av elektroner, från lagring till en plats där den lätt kan användas. Nikotinamid adenindinukleotid (NAD + ) är ett vanligt steg nära slutet av denna process. '+' Representerar en positiv laddning som gör att den enkelt kan ta emot elektroner och bli en reducerad form som kallas NADH.
Elektronerna i NADH används för att driva en process som kallas kemiosmos. Kemiosmos koncentrerar elektronernas energi till potentiell energi genom att flytta vätejoner - protoner - över ett membran. Denna rörelse skapar en energigradient över membranet genom den ackumulerade positiva laddningen på ena sidan. Denna energigradient kallas protonmotivkraften. Vid denna tidpunkt kan det sista och mest universella steget med oxidativ fosforylering äga rum.
ATP-syntas är det enzym som slutligen ansvarar för att konvertera ADP till ATP. En del av proteinet är inbäddat i membranet genom vilket protonerna har drivits. ATP-syntas tillhandahåller en väg genom vilken protonerna kan komma in igen i cellen, men utnyttjar den energi som genereras när de gör det. Denna operation liknar det sätt som väderkvarnarna utnyttjar skillnader i tryck och vattenhjulen använder förändringar i potentiell energi till följd av tyngdkraften. Rörelsen av en proton tillbaka över membranet används för att driva en förändring i enzymets form. Om en molekyl med ADP redan är bunden till ATP-syntas när denna händelse inträffar påförs förändringen en ytterligare fosforatom på den. Den nyligen producerade ATP-molekylen får lämna enzymet och blir fritt att tillhandahålla energi någon annanstans i cellen.