Energimetabolism, som sker i alla celler i en levande organism, kallas dissimilering. Det är en uppsättning nedbrytningsreaktioner av organiska föreningar, i vilka en viss mängd energi frigörs.
Dissimilering sker i två eller tre steg, beroende på typen av levande organismer. Så i aerober består energimetabolismen av förberedande, syrefria och syrestadier. Hos anaerober (organismer som kan fungera i en anoxisk miljö) kräver dissimilering inte det sista steget.
Det sista stadiet av energimetabolism i aerober slutar med fullständig oxidation. I detta fall sker nedbrytningen av glukosmolekyler med bildandet av energi, som delvis går till bildandet av ATP.
Det är värt att notera att ATP-syntes sker i fosforyleringsprocessen när oorganiskt fosfat tillsätts till ADP. Samtidigt syntetiseras adenosintrifosforsyra i mitokondrier med deltagande av ATP-syntas.
Vilken reaktion sker när denna energiförening bildas?
Adenosindifosfat och fosfat kombineras för att bilda ATP och en makroergisk bindning, vars bildning tar cirka 30,6 kJ /mol. Adenosintrifosfat förser celler med energi, eftersom en betydande mängd av det frigörs under hydrolysen av just de makroergiska bindningarna av ATP.
Den molekylära maskinen som ansvarar för syntesen av ATP är ett specifikt syntas. Den består av två delar. En av dem ligger i membranet och är en kanal genom vilken protoner kommer in i mitokondrierna. Detta frigör energi, som fångas upp av en annan strukturell del av ATP som kallas F1. Den innehåller en stator och en rotor. Statorn i membranet är fixerad och består av en deltaregion, samt alfa- och betasubenheter, som är ansvariga för den kemiska syntesen av ATP. Rotorn innehåller såväl gamma- som epsilon-subenheter. Denna del snurrar med hjälp av energin från protoner. Detta syntas säkerställer syntesen av ATP om protonerna från det yttre membranet är riktade mot mitten av mitokondrierna.
Det bör noteras att kemiska reaktioner i cellen kännetecknas av rumslig ordning. Produkterna av kemiska interaktioner av ämnen fördelas asymmetriskt (positivt laddade joner går i en riktning och negativt laddade partiklar går i den andra riktningen), vilket skapar en elektrokemisk potential på membranet. Den består av en kemisk och en elektrisk komponent. Det ska sägas att det är denna potential på mitokondriernas yta som blir den universella formen av energilagring.
Det här mönstret upptäcktes av den engelske vetenskapsmannen P. Mitchell. Han föreslogatt ämnen efter oxidation inte ser ut som molekyler, utan positivt och negativt laddade joner, som sitter på motsatta sidor av mitokondriemembranet. Detta antagande gjorde det möjligt att belysa karaktären av bildandet av makroerga bindningar mellan fosfater under syntesen av adenosintrifosfat, samt att formulera den kemiosmotiska hypotesen för denna reaktion.
