Umetaboli wa nishati, ambao hufanyika katika seli zote za kiumbe hai, huitwa kutengana. Ni seti ya athari za mtengano wa misombo ya kikaboni, ambapo kiasi fulani cha nishati hutolewa.
Kutenganisha kunafanyika katika hatua mbili au tatu, kutegemeana na aina ya viumbe hai. Kwa hivyo, katika aerobes, kimetaboliki ya nishati ina hatua za maandalizi, zisizo na oksijeni na oksijeni. Katika anaerobes (viumbe vinavyoweza kufanya kazi katika mazingira yasiyo na oksijeni), utenganishaji hauhitaji hatua ya mwisho.
Hatua ya mwisho ya kimetaboliki ya nishati katika aerobes inaisha kwa uoksidishaji kamili. Katika hali hii, mgawanyiko wa molekuli za glukosi hutokea na uundaji wa nishati, ambayo huenda kwa uundaji wa ATP.
Inafaa kukumbuka kuwa usanisi wa ATP hutokea katika mchakato wa fosforasi, wakati fosfati isokaboni inapoongezwa kwa ADP. Wakati huo huo, asidi ya triphosphoric ya adenosine huunganishwa katika mitochondria kwa ushiriki wa ATP synthase.
Je, ni majibu gani hutokea wakati mchanganyiko huu wa nishati unapoundwa?
Adenosine diphosphate na fosfeti huchanganyika kuunda ATP na bondi ya macroergic, ambayo uundaji wake huchukua takriban 30.6 kJ /mol. Adenosine trifosfati hupatia seli nishati, kwa kuwa kiasi kikubwa chake hutolewa wakati wa hidrolisisi ya vifungo vya jumla vya ATP.
Mashine ya molekuli inayohusika na usanisi wa ATP ni synthase mahususi. Inajumuisha sehemu mbili. Mmoja wao iko kwenye membrane na ni njia ambayo protoni huingia kwenye mitochondria. Hii inatoa nishati, ambayo inachukuliwa na sehemu nyingine ya muundo wa ATP iitwayo F1. Ina stator na rotor. Stator katika membrane ni fasta na ina eneo la delta, pamoja na subunits za alpha na beta, ambazo zinawajibika kwa awali ya kemikali ya ATP. Rotor ina gamma pamoja na subunits za epsilon. Sehemu hii inazunguka kwa kutumia nishati ya protoni. Sinthasi hii huhakikisha usanisi wa ATP ikiwa protoni kutoka kwa utando wa nje zimeelekezwa katikati ya mitochondria.
Ikumbukwe kwamba athari za kemikali katika seli hubainishwa kwa mpangilio wa anga. Bidhaa za mwingiliano wa kemikali wa dutu husambazwa asymmetrically (ions chaji chanya kwenda katika mwelekeo mmoja, na chembe chaji hasi kwenda upande mwingine), na kujenga uwezo electrochemical juu ya utando. Inajumuisha kemikali na sehemu ya umeme. Inapaswa kusemwa kuwa ni uwezo huu kwenye uso wa mitochondria ambao unakuwa njia ya ulimwengu ya kuhifadhi nishati.
Mfano huu uligunduliwa na mwanasayansi wa Kiingereza P. Mitchell. Alipendekezakwamba dutu baada ya oxidation haionekani kama molekuli, lakini ioni zenye chaji chanya na hasi, ambazo ziko pande tofauti za membrane ya mitochondrial. Dhana hii ilifanya iwezekane kufafanua asili ya uundaji wa vifungo vya macroergic kati ya phosphates wakati wa usanisi wa adenosine trifosfati, na pia kuunda nadharia ya chemiosmotic ya mmenyuko huu.
