5. Роль атф у обміні енергією в клітині.

Живі організми використовують енергію з різною метою: для активного транспорту речовин, для синтезу білків та інших біомолекул, для м’язевого скорочення та клітинного дихання. Організмам необхідне постійне надходження енергії як для здійснення всіх цих процесів, так і для поповнення тих втрат, які пов’язані з зростанням ентропії.

Роль, яку грає АТФ в обміні енергії в клітині, можна порівняти з роллю грошей в нашому господарстві. Клітина потребує АТФ точно так, як і ми з вами потребуємо готівки, щоб розплатитися за все, що нам необхідне. Багато ферментів використовують енергію АТФ для здійснення тих або інших хімічних реакцій. За допомогою АТФ клітина рухається, виробляє тепло, позбавляється відходів, здійснює активний транспорт, синтезує нові білкові молекули тощо. Маючи в своєму розпорядженні достатню кількість АТФ, клітина може навіть синтезувати органічні речовини, що є однією з форм запасання енергії, яку можна при необхідності використати, перетворивши їх на «розмінну монету», тобто в АТФ. І справді, перетворення енергії сонячного світла на хімічну енергію, у вигляді АТФ, є важливим проміжним етапом в процесі утворення поживних речовин при фотосинтезі. АТФ, таким чином, займає центральне положення в економіці живого, що можна представити в наступному вигляді:

Підчас фотосинтезу відбувається уловлювання і запасання сонячної енергії в молекулах органічних речовин, а при диханні - розщеплення молекул поживних речовин з вивільненням енергії. Зрештою значення цих двох процесів визначається тим, що вони поставляють енергію для синтезу АТФ.

У молекулі АТФ є дві високоенергетичні фосфатні зв'язки (вони позначені хвилястими лініями). Під час їх розриву вивільняється значно більше енергії, чим при розриві будь-яких інших ковалентних зв’язків. При цьому утворюється АДФ (аденозиндифосфат) і вільний неорганічний фосфат (Фн):

Д ля того, щоб знову утворився АТФ, АДФ і Фн повинні знов з'єднатися. Це, звичайно, вимагає більшої кількості енергії, ніж виділилося при відщеплюванні фосфатної групи.

Давно відомо, що один із способів утворення АТФ в клітині полягає в перенесенні високоенергетичної фосфатної групи від якої-небудь іншої молекули на АДФ.

Проте велика частина клітинного АТФ утворюється в результаті процесу, який відкритий в шестидесятих роках і отримав назву хіміо-осмос.

Хіміо-осмос протікає в хлоропластах під час фотосинтезу і в мітохондріях під час клітинного дихання. У ньому можна виділити два етапи:

Накопичення енергії.

Використання цієї енергії для синтезу АТФ.

Е нергія, використовувана при хіміо-осмосі, це електрохімічна енергія, яка залежить від присутності іонів, тобто часток, які несуть електричні заряди. Протилежно заряджені частинки притягуються одна до одної і потім рухаються назустріч одна одній. Електрохімічна енергія накопичуватиметься, якщо ці частки розділені бар'єром, який не дає їм з’єднатися: