Energijos apykaita, vykstanti visose gyvo organizmo ląstelėse, vadinama disimiliacija. Tai organinių junginių skilimo reakcijų visuma, kurios metu išsiskiria tam tikras energijos kiekis.
Disimiliacija vyksta dviem arba trimis etapais, priklausomai nuo gyvų organizmų tipo. Taigi aerobuose energijos apykaita susideda iš paruošiamųjų, be deguonies ir deguonies stadijų. Anaerobuose (organizmuose, kurie gali veikti anoksinėje aplinkoje) disimiliacijai nereikia paskutinio žingsnio.
Paskutinis energijos apykaitos etapas aerobuose baigiasi visiška oksidacija. Šiuo atveju gliukozės molekulės suyra, kai susidaro energija, kuri iš dalies patenka į ATP susidarymą.
Verta pažymėti, kad ATP sintezė vyksta fosforilinimo procese, kai į ADP pridedama neorganinio fosfato. Tuo pačiu metu adenozino trifosforo rūgštis sintetinama mitochondrijose dalyvaujant ATP sintazei.
Kokia reakcija įvyksta, kai susidaro šis energetinis junginys?
Adenozino difosfatas ir fosfatas susijungę sudaro ATP ir makroerginį ryšį, kurio susidarymas trunka apie 30,6 kJ /mol. Adenozino trifosfatas aprūpina ląsteles energija, nes didelis jo kiekis išsiskiria būtent ATP makroerginių ryšių hidrolizės metu.
Molekulinė mašina, atsakinga už ATP sintezę, yra specifinė sintazė. Jis susideda iš dviejų dalių. Vienas iš jų yra membranoje ir yra kanalas, kuriuo protonai patenka į mitochondrijas. Tai išlaisvina energiją, kurią sugauna kita struktūrinė ATP dalis, vadinama F1. Jame yra statorius ir rotorius. Statorius membranoje yra fiksuotas ir susideda iš delta srities, taip pat alfa ir beta subvienetų, kurie yra atsakingi už cheminę ATP sintezę. Rotoriuje yra gama ir epsilono subvienetai. Ši dalis sukasi naudodama protonų energiją. Ši sintazė užtikrina ATP sintezę, jei protonai iš išorinės membranos nukreipiami į mitochondrijų vidurį.
Pažymėtina, kad cheminės reakcijos ląstelėje pasižymi erdvine tvarka. Medžiagų cheminės sąveikos produktai pasiskirsto asimetriškai (teigiamai įkrauti jonai eina į vieną pusę, o neigiamo krūvio dalelės – į kitą), sukurdami membranoje elektrocheminį potencialą. Jį sudaro cheminis ir elektrinis komponentas. Reikėtų pasakyti, kad būtent šis potencialas mitochondrijų paviršiuje tampa universalia energijos kaupimo forma.
Šį modelį atrado anglų mokslininkas P. Mitchellas. Jis pasiūlėkad medžiagos po oksidacijos atrodo ne kaip molekulės, o teigiamai ir neigiamai įkrauti jonai, išsidėstę priešingose mitochondrijų membranos pusėse. Ši prielaida leido išsiaiškinti makroerginių ryšių tarp fosfatų susidarymo pobūdį adenozino trifosfato sintezės metu, taip pat suformuluoti šios reakcijos chemiosmotinę hipotezę.
