Energetski metabolizam, koji se odvija u svim stanicama živog organizma, naziva se disimilacija. To je skup reakcija razgradnje organskih spojeva, u kojima se oslobađa određena količina energije.
Disimilacija se odvija u dvije ili tri faze, ovisno o vrsti živih organizama. Dakle, u aerobima se energetski metabolizam sastoji od pripremnih faza bez kisika i kisika. U anaerobima (organizmi koji mogu funkcionirati u anoksičnom okruženju), disimilacija ne zahtijeva posljednji korak.
Završna faza energetskog metabolizma u aerobima završava potpunom oksidacijom. U tom slučaju dolazi do razgradnje molekula glukoze s stvaranjem energije, koja djelomično ide na stvaranje ATP-a.
Vrijedi napomenuti da se sinteza ATP-a događa u procesu fosforilacije, kada se u ADP doda anorganski fosfat. U isto vrijeme, adenozin trifosforna kiselina se sintetizira u mitohondrijima uz sudjelovanje ATP sintaze.
Koja se reakcija događa kada se formira ovaj energetski spoj?
Adenozin difosfat i fosfat se kombiniraju da tvore ATP i makroergijsku vezu, za čije stvaranje je potrebno oko 30,6 kJ/mol. Adenozin trifosfat daje stanicama energiju, budući da se značajna količina oslobađa tijekom hidrolize upravo makroergijskih veza ATP-a.
Molekularni stroj odgovoran za sintezu ATP-a je specifična sintaza. Sastoji se od dva dijela. Jedan od njih nalazi se u membrani i predstavlja kanal kroz koji protoni ulaze u mitohondrije. Time se oslobađa energija koju hvata drugi strukturni dio ATP-a koji se zove F1. Sadrži stator i rotor. Stator u membrani je fiksiran i sastoji se od delta regije, kao i alfa i beta podjedinica, koje su odgovorne za kemijsku sintezu ATP-a. Rotor sadrži gama kao i epsilon podjedinice. Ovaj dio se vrti koristeći energiju protona. Ova sintaza osigurava sintezu ATP-a ako su protoni s vanjske membrane usmjereni prema sredini mitohondrija.
Treba napomenuti da kemijske reakcije u stanici karakterizira prostorni red. Produkti kemijskih interakcija tvari raspoređeni su asimetrično (pozitivno nabijeni ioni idu u jednom smjeru, a negativno nabijene čestice u drugom smjeru), stvarajući elektrokemijski potencijal na membrani. Sastoji se od kemijske i električne komponente. Treba reći da upravo taj potencijal na površini mitohondrija postaje univerzalni oblik skladištenja energije.
Ovaj obrazac otkrio je engleski znanstvenik P. Mitchell. On je predlozioda tvari nakon oksidacije ne izgledaju kao molekule, već pozitivno i negativno nabijeni ioni, koji se nalaze na suprotnim stranama mitohondrijske membrane. Ova je pretpostavka omogućila da se razjasni priroda stvaranja makroergijskih veza između fosfata tijekom sinteze adenozin trifosfata, kao i da se formulira kemiosmotska hipoteza ove reakcije.
