Енергийният метаболизъм, който протича във всички клетки на живия организъм, се нарича дисимилация. Това е набор от реакции на разлагане на органични съединения, при които се отделя определено количество енергия.
Дисимилацията протича на два или три етапа, в зависимост от вида на живите организми. И така, при аеробите енергийният метаболизъм се състои от подготвителни, безкислородни и кислородни етапи. При анаеробите (организми, които могат да функционират в аноксична среда) дисимилацията не изисква последната стъпка.
Последният етап на енергийния метаболизъм при аеробите завършва с пълно окисление. В този случай разграждането на глюкозните молекули става с образуването на енергия, която частично отива за образуването на АТФ.
Заслужава да се отбележи, че синтезът на АТФ се случва в процеса на фосфорилиране, когато към АДФ се добавя неорганичен фосфат. В същото време аденозинтрифосфорната киселина се синтезира в митохондриите с участието на АТФ синтаза.
Каква реакция настъпва, когато се образува това енергийно съединение?
Аденозин дифосфат и фосфат се комбинират, за да образуват АТФ и макроергична връзка, чието образуване отнема около 30,6 kJ /мол. Аденозин трифосфатът осигурява на клетките енергия, тъй като значително количество от нея се освобождава по време на хидролизата точно на макроергичните връзки на АТФ.
Молекулната машина, отговорна за синтеза на АТФ, е специфична синтаза. Състои се от две части. Един от тях се намира в мембраната и представлява канал, през който протоните навлизат в митохондриите. Това освобождава енергия, която се улавя от друга структурна част на АТФ, наречена F1. Съдържа статор и ротор. Статорът в мембраната е фиксиран и се състои от делта област, както и алфа и бета субединици, които са отговорни за химичния синтез на АТФ. Роторът съдържа гама, както и епсилон субединици. Тази част се върти, използвайки енергията на протоните. Тази синтаза осигурява синтеза на АТФ, ако протоните от външната мембрана са насочени към средата на митохондриите.
Трябва да се отбележи, че химичните реакции в клетката се характеризират с пространствен ред. Продуктите на химичните взаимодействия на веществата се разпределят асиметрично (положително заредените йони отиват в една посока, а отрицателно заредените частици отиват в другата посока), създавайки електрохимичен потенциал върху мембраната. Състои се от химичен и електрически компонент. Трябва да се каже, че именно този потенциал на повърхността на митохондриите се превръща в универсалната форма за съхранение на енергия.
Този модел е открит от английския учен П. Мичъл. Той предложиче веществата след окисляване не изглеждат като молекули, а положително и отрицателно заредени йони, които са разположени от противоположните страни на митохондриалната мембрана. Това предположение даде възможност да се изясни естеството на образуването на макроергични връзки между фосфатите по време на синтеза на аденозин трифосфат, както и да се формулира химиосмотичната хипотеза на тази реакция.
