Energetický metabolizmus, ktorý prebieha vo všetkých bunkách živého organizmu, sa nazýva disimilácia. Ide o súbor rozkladných reakcií organických zlúčenín, pri ktorých sa uvoľňuje určité množstvo energie.
Disimilácia prebieha v dvoch alebo troch fázach v závislosti od typu živých organizmov. Takže v aeróboch sa energetický metabolizmus skladá z prípravných, bezkyslíkových a kyslíkových fáz. V anaeróboch (organizmy, ktoré sú schopné fungovať v anoxickom prostredí) si disimilácia nevyžaduje posledný krok.
Konečná fáza energetického metabolizmu v aeróboch končí úplnou oxidáciou. V tomto prípade dochádza k rozkladu molekúl glukózy s tvorbou energie, ktorá čiastočne vedie k tvorbe ATP.
Za zmienku stojí, že k syntéze ATP dochádza v procese fosforylácie, keď sa k ADP pridáva anorganický fosfát. Zároveň sa v mitochondriách za účasti ATP syntázy syntetizuje kyselina adenozíntrifosforečná.
Aká reakcia nastane, keď sa vytvorí táto energetická zlúčenina?
Adenozíndifosfát a fosfát sa spoja za vzniku ATP a makroergickej väzby, ktorej tvorba trvá asi 30,6 kJ /mol. Adenozíntrifosfát dodáva bunkám energiu, pretože jej značné množstvo sa uvoľňuje počas hydrolýzy presne makroergických väzieb ATP.
Molekulárny stroj zodpovedný za syntézu ATP je špecifická syntáza. Skladá sa z dvoch častí. Jeden z nich sa nachádza v membráne a je kanálom, ktorým protóny vstupujú do mitochondrií. Tým sa uvoľňuje energia, ktorú zachytáva iná štrukturálna časť ATP nazývaná F1. Obsahuje stator a rotor. Stator v membráne je pevný a pozostáva z oblasti delta, ako aj podjednotiek alfa a beta, ktoré sú zodpovedné za chemickú syntézu ATP. Rotor obsahuje gama aj epsilon podjednotky. Táto časť sa otáča pomocou energie protónov. Táto syntáza zabezpečuje syntézu ATP, ak protóny z vonkajšej membrány smerujú do stredu mitochondrií.
Treba poznamenať, že chemické reakcie v bunke sú charakterizované priestorovým usporiadaním. Produkty chemických interakcií látok sú rozdelené asymetricky (kladne nabité ióny idú jedným smerom a záporne nabité častice druhým smerom), čím vytvárajú elektrochemický potenciál na membráne. Skladá sa z chemickej a elektrickej zložky. Treba povedať, že práve tento potenciál na povrchu mitochondrií sa stáva univerzálnou formou skladovania energie.
Tento vzor objavil anglický vedec P. Mitchell. Navrholže látky po oxidácii nevyzerajú ako molekuly, ale kladne a záporne nabité ióny, ktoré sa nachádzajú na opačných stranách mitochondriálnej membrány. Tento predpoklad umožnil objasniť povahu tvorby makroergických väzieb medzi fosfátmi počas syntézy adenozíntrifosfátu, ako aj formulovať chemiosmotickú hypotézu tejto reakcie.
