Energetický metabolismus, který probíhá ve všech buňkách živého organismu, se nazývá disimilace. Jde o soubor rozkladných reakcí organických sloučenin, při kterých se uvolňuje určité množství energie.
Disimilace probíhá ve dvou nebo třech fázích v závislosti na typu živých organismů. Takže v aerobech se energetický metabolismus skládá z přípravných, bezkyslíkových a kyslíkových fází. U anaerobů (organismů, které jsou schopné fungovat v anoxickém prostředí) disimilace nevyžaduje poslední krok.
Konečná fáze energetického metabolismu u aerobů končí úplnou oxidací. V tomto případě dochází k rozkladu molekul glukózy s tvorbou energie, která částečně přechází na tvorbu ATP.
Za zmínku stojí, že k syntéze ATP dochází v procesu fosforylace, kdy se k ADP přidává anorganický fosfát. Současně se v mitochondriích za účasti ATP syntázy syntetizuje kyselina adenosintrifosforečná.
Jaká reakce nastane, když se vytvoří tato energetická sloučenina?
Adenosindifosfát a fosfát se spojí za vzniku ATP a makroergické vazby, jejíž tvorba trvá asi 30,6 kJ /mol. Adenosintrifosfát poskytuje buňkám energii, protože jeho značné množství se uvolňuje během hydrolýzy přesně makroergických vazeb ATP.
Molekulární stroj zodpovědný za syntézu ATP je specifická syntáza. Skládá se ze dvou částí. Jeden z nich se nachází v membráně a je kanálem, kterým protony vstupují do mitochondrií. Tím se uvolňuje energie, kterou zachycuje další strukturální část ATP zvaná F1. Obsahuje stator a rotor. Stator v membráně je pevný a skládá se z oblasti delta, jakož i podjednotek alfa a beta, které jsou zodpovědné za chemickou syntézu ATP. Rotor obsahuje gama i epsilon podjednotky. Tato část se otáčí pomocí energie protonů. Tato syntáza zajišťuje syntézu ATP, pokud jsou protony z vnější membrány nasměrovány do středu mitochondrií.
Je třeba poznamenat, že chemické reakce v buňce jsou charakterizovány prostorovým uspořádáním. Produkty chemických interakcí látek jsou distribuovány asymetricky (kladně nabité ionty jdou jedním směrem a záporně nabité částice druhým směrem), čímž vzniká na membráně elektrochemický potenciál. Skládá se z chemické a elektrické součásti. Je třeba říci, že právě tento potenciál na povrchu mitochondrií se stává univerzální formou ukládání energie.
Tento vzor objevil anglický vědec P. Mitchell. On navrhlže látky po oxidaci nevypadají jako molekuly, ale kladně a záporně nabité ionty, které se nacházejí na opačných stranách mitochondriální membrány. Tento předpoklad umožnil objasnit podstatu tvorby makroergických vazeb mezi fosfáty během syntézy adenosintrifosfátu a také formulovat chemiosmotickou hypotézu této reakce.
