Тірі ағзаның барлық жасушаларында жүретін энергия алмасуы диссимиляция деп аталады. Бұл белгілі бір мөлшерде энергия бөлінетін органикалық қосылыстардың ыдырау реакцияларының жиынтығы.
Диссимиляция тірі ағзалардың түріне байланысты екі немесе үш кезеңде өтеді. Сонымен, аэробтарда энергия алмасуы дайындық, оттегісіз және оттегі кезеңдерден тұрады. Анаэробтарда (аноксик ортада жұмыс істеуге қабілетті ағзалар) диссимиляция соңғы қадамды қажет етпейді.
Аэробтардағы энергия алмасуының соңғы кезеңі толық тотығумен аяқталады. Бұл жағдайда глюкоза молекулаларының ыдырауы энергияның пайда болуымен жүреді, ол ішінара АТФ түзілуіне кетеді.
Айта кетейік, АТФ синтезі АДФ-қа бейорганикалық фосфат қосылған кезде фосфорлану процесінде жүреді. Бұл кезде митохондрияларда АТФ синтазасының қатысуымен аденозин үшфосфор қышқылы синтезделеді.
Бұл энергетикалық қосылыс түзілгенде қандай реакция жүреді?
Аденозиндифосфат пен фосфат қосылып АТФ және макроэргиялық байланыс түзеді, оның түзілуіне шамамен 30,6 кДж/моль. Аденозинтрифосфаты жасушаларды энергиямен қамтамасыз етеді, өйткені оның едәуір бөлігі АТФ нақты макроэргиялық байланыстарының гидролизі кезінде бөлінеді.
АТФ синтезіне жауап беретін молекулалық машина арнайы синтаза болып табылады. Ол екі бөліктен тұрады. Олардың бірі мембранада орналасқан және протондар митохондрияға түсетін арна болып табылады. Бұл АТФ-ның F1 деп аталатын басқа құрылымдық бөлігімен ұсталатын энергияны шығарады. Оның құрамында статор мен ротор бар. Мембранадағы статор бекітілген және дельта аймағынан, сондай-ақ АТФ химиялық синтезіне жауап беретін альфа және бета суббірліктерінен тұрады. Роторда гамма, сондай-ақ эпсилон бөлімшелері бар. Бұл бөлік протондардың энергиясын пайдаланып айналады. Бұл синтаза АТФ синтезін қамтамасыз етеді, егер сыртқы мембранадағы протондар митохондриялардың ортасына қарай бағытталса.
Жасушадағы химиялық реакциялар кеңістіктегі реттілікпен сипатталатынын атап өткен жөн. Заттардың химиялық әрекеттесу өнімдері асимметриялы түрде таралады (оң зарядталған иондар бір бағытта, ал теріс зарядталған бөлшектер басқа бағытта жүреді), мембранада электрохимиялық потенциал жасайды. Ол химиялық және электрлік компоненттен тұрады. Митохондрия бетіндегі дәл осы потенциал энергияны сақтаудың әмбебап түріне айналады деп айту керек.
Бұл заңдылықты ағылшын ғалымы П. Митчелл ашқан. Ол ұсындытотығудан кейінгі заттар молекулаларға ұқсамайды, бірақ митохондриялық мембрананың қарама-қарсы жағында орналасқан оң және теріс зарядты иондар. Бұл болжам аденозинтрифосфат синтезі кезінде фосфаттар арасындағы макроэргиялық байланыстың түзілу сипатын түсіндіруге, сондай-ақ осы реакцияның хемиосмотикалық гипотезасын тұжырымдауға мүмкіндік берді.
