3.22: Reakcje sprzężone

Procesy komórkowe, takie jak budowanie i rozkładanie złożonych cząsteczek, zachodzą w wyniku stopniowych reakcji chemicznych. Niektóre z tych reakcji chemicznych są spontaniczne i uwalniają energię, podczas gdy inne wymagają energii do przebiegu. Komórki często łączą reakcję uwalniania energii z reakcją wymagającą energii do wykonywania ważnych funkcji komórki.

Energia zawarta w cząsteczkach adenozynotrifosforanu lub ATP jest łatwo dostępna do pracy. ATP napędza większość reakcji komórkowych wymagających energii. Komórki sprzęgają hydrolizę ATP z reakcjami endergonicznymi, co pozwala im postępować. Jednym z przykładów sprzężenia energii za pomocą ATP jest transbłonowa pompa jonowa, która jest niezwykle ważna dla funkcji komórkowych. Ta pompa sodowo-potasowa (pompa Na⁺/K⁺) wypycha sód z komórki i potas do komórki. Duży procent ATP w komórce zasila tę pompę, ponieważ procesy komórkowe wprowadzają znaczną ilość sodu do komórki i potasu z niej. Pompa stale pracuje nad stabilizacją stężeń sodu i potasu w komórkach.

Często podczas komórkowych reakcji metabolicznych, takich jak synteza i rozpad składników odżywczych, pewne cząsteczki muszą nieznacznie zmienić swoją konformację, aby stać się substratami dla następnego kroku w serii reakcji. Jednym z przykładów są pierwsze etapy oddychania komórkowego, kiedy cząsteczka cukru i glukozy rozpada się w glikolizie. W pierwszym etapie ATP jest wymagane do fosforylacji glukozy, tworząc wysokoenergetyczny, ale niestabilny produkt pośredni. Ta reakcja fosforylacji napędza zmianę konformacyjną, która umożliwia fosforylowanej cząsteczce glukozy przekształcenie się w fosforylowaną cukier fruktozę. Fruktoza jest niezbędnym produktem pośrednim, aby glikoliza mogła postępować. W tym przypadku reakcja egzergoniczna hydrolizy ATP łączy się z reakcją endergoniczną przekształcania glukozy w fosforylowany produkt pośredni w szlaku. Po raz kolejny energia uwolniona przez zerwanie wiązania fosforanowego w ATP została wykorzystana do fosforyzacji innej cząsteczki, tworząc niestabilny produkt pośredni i napędzając ważną zmianę konformacyjną.

Ten tekst jest adaptacją Openstax, Biology 2e, Sekcja 6.1: Energia i metabolizm , sekcja 6.3: Prawa Termodynamika i 6.4 ATP: Adenozynotrójfosforan.