Metabolizm energetyczny, który zachodzi we wszystkich komórkach żywego organizmu, nazywa się dyssymilacją. Jest to zestaw reakcji rozkładu związków organicznych, w których uwalniana jest pewna ilość energii.
Dysymilacja odbywa się w dwóch lub trzech etapach, w zależności od rodzaju żywych organizmów. Tak więc w aerobach metabolizm energetyczny składa się z etapów przygotowawczych, beztlenowych i tlenowych. W beztlenowcach (organizmach zdolnych do funkcjonowania w środowisku beztlenowym) dyssymilacja nie wymaga ostatniego kroku.
Ostateczny etap metabolizmu energetycznego w aerobach kończy się całkowitym utlenieniem. W tym przypadku rozpad cząsteczek glukozy następuje z wytworzeniem energii, która częściowo idzie na tworzenie ATP.
Warto zauważyć, że synteza ATP zachodzi w procesie fosforylacji, kiedy do ADP dodawany jest fosforan nieorganiczny. Jednocześnie kwas adenozynotrifosforowy jest syntetyzowany w mitochondriach przy udziale syntazy ATP.
Jaka reakcja zachodzi, gdy powstaje ten związek energetyczny?
Adenozynodifosforan i fosforan łączą się, tworząc ATP i wiązanie makroergiczne, którego utworzenie wymaga około 30,6 kJ /mol. Trójfosforan adenozyny dostarcza komórkom energii, ponieważ znaczna jej ilość jest uwalniana podczas hydrolizy właśnie wiązań makroergicznych ATP.
Maszyna molekularna odpowiedzialna za syntezę ATP to specyficzna syntaza. Składa się z dwóch części. Jeden z nich znajduje się w błonie i jest kanałem, przez który protony przedostają się do mitochondriów. To uwalnia energię, która jest wychwytywana przez inną strukturalną część ATP zwaną F1. Zawiera stojan i wirnik. Stojan w błonie jest nieruchomy i składa się z regionu delta oraz podjednostek alfa i beta, które odpowiadają za chemiczną syntezę ATP. Wirnik zawiera podjednostki gamma oraz epsilon. Ta część wiruje wykorzystując energię protonów. Syntaza ta zapewnia syntezę ATP, jeśli protony z błony zewnętrznej są skierowane w stronę środka mitochondriów.
Należy zauważyć, że reakcje chemiczne w komórce charakteryzują się porządkiem przestrzennym. Produkty oddziaływań chemicznych substancji rozkładają się asymetrycznie (jony naładowane dodatnio idą w jednym kierunku, a cząstki naładowane ujemnie w drugim), tworząc na membranie potencjał elektrochemiczny. Składa się z części chemicznej i elektrycznej. Należy powiedzieć, że to właśnie ten potencjał na powierzchni mitochondriów staje się uniwersalną formą magazynowania energii.
Ten wzór został odkryty przez angielskiego naukowca P. Mitchella. Zasugerowałże substancje po utlenieniu nie wyglądają jak cząsteczki, ale jony naładowane dodatnio i ujemnie, które znajdują się po przeciwnych stronach błony mitochondrialnej. Założenie to pozwoliło wyjaśnić naturę powstawania wiązań makroergicznych między fosforanami podczas syntezy adenozynotrójfosforanu, a także sformułować hipotezę chemiosmotyczną tej reakcji.
