Enerģijas vielmaiņu, kas notiek visās dzīvā organisma šūnās, sauc par disimilāciju. Tas ir organisko savienojumu sadalīšanās reakciju kopums, kurā izdalās noteikts enerģijas daudzums.
Disimilācija notiek divos vai trīs posmos atkarībā no dzīvo organismu veida. Tātad aerobos enerģijas metabolisms sastāv no sagatavošanās, bezskābekļa un skābekļa posmiem. Anaerobos (organismos, kas spēj darboties anoksiskā vidē) disimilācijai nav nepieciešams pēdējais posms.
Pēdējais enerģijas metabolisma posms aerobos beidzas ar pilnīgu oksidēšanos. Šajā gadījumā glikozes molekulu sadalīšanās notiek, veidojoties enerģijai, kas daļēji nonāk ATP veidošanā.
Ir vērts atzīmēt, ka ATP sintēze notiek fosforilēšanās procesā, kad ADP tiek pievienots neorganiskais fosfāts. Tajā pašā laikā adenozīna trifosforskābe tiek sintezēta mitohondrijās, piedaloties ATP sintāzei.
Kāda reakcija notiek, kad veidojas šis enerģijas savienojums?
Adenozīna difosfāts un fosfāts, apvienojoties, veido ATP un makroerģisku saiti, kuras izveidošanai nepieciešams aptuveni 30,6 kJ /mol. Adenozīna trifosfāts nodrošina šūnas ar enerģiju, jo ievērojams daudzums tā izdalās tieši ATP makroerģisko saišu hidrolīzes laikā.
Molekulārā mašīna, kas ir atbildīga par ATP sintēzi, ir specifiska sintāze. Tas sastāv no divām daļām. Viens no tiem atrodas membrānā un ir kanāls, pa kuru protoni nonāk mitohondrijās. Tas atbrīvo enerģiju, ko uztver cita ATP strukturālā daļa, ko sauc par F1. Tas satur statoru un rotoru. Stators membrānā ir fiksēts un sastāv no delta apgabala, kā arī alfa un beta apakšvienībām, kas ir atbildīgas par ATP ķīmisko sintēzi. Rotors satur gamma, kā arī epsilona apakšvienības. Šī daļa griežas, izmantojot protonu enerģiju. Šī sintāze nodrošina ATP sintēzi, ja protoni no ārējās membrānas ir vērsti uz mitohondriju vidu.
Jāatzīmē, ka ķīmiskajām reakcijām šūnā ir raksturīga telpiskā kārtība. Vielu ķīmiskās mijiedarbības produkti tiek sadalīti asimetriski (pozitīvi lādēti joni iet vienā virzienā, bet negatīvi lādētās daļiņas – otrā virzienā), radot uz membrānas elektroķīmisko potenciālu. Tas sastāv no ķīmiskās un elektriskās sastāvdaļas. Jāsaka, ka tieši šis potenciāls uz mitohondriju virsmas kļūst par universālu enerģijas uzkrāšanas veidu.
Šo modeli atklāja angļu zinātnieks P. Mičels. Viņš ieteicaka vielas pēc oksidēšanās izskatās nevis kā molekulas, bet gan pozitīvi un negatīvi lādēti joni, kas atrodas mitohondriju membrānas pretējās pusēs. Šis pieņēmums ļāva noskaidrot makroerģisko saišu veidošanās raksturu starp fosfātiem adenozīna trifosfāta sintēzes laikā, kā arī formulēt šīs reakcijas ķīmijmotisko hipotēzi.
