Glavni akumulator energije u živoj ćeliji. Test iz biologije na temu "Molekularni nivo" (9. razred). Akumulatori energije u tijelu
Zbog energije svjetlosti u fotosintetskim ćelijama nastaju ATP i još neki molekuli, koji imaju ulogu svojevrsnog akumulatora energije. Elektron pobuđen svjetlošću oslobađa energiju da fosforilira ADP, proizvodeći ATP. Akumulator energije, pored ATP-a, je složeno organsko jedinjenje - nikotinamid adenin dinukleotid fosfat, skraćeno NADP + (kako se označava njegov oksidovani oblik). Ovo jedinjenje hvata elektrone pobuđene svjetlom i vodikov jon (proton) i kao rezultat se reducira u NADPH. (Ove skraćenice, NADP+ i NADP-N, čitaju se kao NADEP i NADEP-ASH, poslednje slovo ovde je simbol atoma vodonika.) Na sl. 35 prikazuje nikotinamidni prsten koji nosi atom vodonika bogat energijom i elektrone. Zbog energije ATP-a i uz učešće NADPH, ugljični dioksid se reducira u glukozu. Svi ovi složeni procesi odvijaju se u biljnim ćelijama u specijalizovanim ćelijskim organelama.
ATP je univerzalna energetska "valuta" ćelije. Jedan od najneverovatnijih "izumi" prirode su molekuli takozvanih "makroergijskih" supstanci, u čijoj hemijskoj strukturi postoji jedna ili više veza koje deluju kao uređaji za skladištenje energije. U prirodi je pronađeno nekoliko sličnih molekula, ali samo jedan od njih, adenozin trifosforna kiselina (ATP), nalazi se u ljudskom tijelu. Ovo je prilično složena organska molekula, za koju su vezana 3 negativno nabijena ostatka neorganske fosforne kiseline PO. Upravo su ti ostaci fosfora povezani sa organskim dijelom molekule "makroergijskim" vezama, koje se lako uništavaju tijekom različitih unutarćelijskih reakcija. Međutim, energija ovih veza se ne raspršuje u prostoru u obliku toplote, već se koristi za kretanje ili hemijsku interakciju drugih molekula. Zahvaljujući ovom svojstvu ATP obavlja funkciju univerzalnog skladišta energije (akumulatora) u ćeliji, kao i univerzalne "valute". Na kraju krajeva, skoro svaka hemijska transformacija koja se dogodi u ćeliji apsorbuje ili oslobađa energiju. Prema zakonu održanja energije, ukupna količina energije nastala kao rezultat oksidativnih reakcija i pohranjena u obliku ATP-a jednaka je količini energije koju ćelija može iskoristiti za svoje sintetičke procese i obavljanje bilo koje funkcije. . Kao "platu" za mogućnost da izvrši ovu ili onu radnju, ćelija je primorana da potroši svoje zalihe ATP-a. U ovom slučaju treba naglasiti da je molekula ATP-a toliko velika da ne može proći kroz ćelijsku membranu. Stoga, ATP proizveden u jednoj ćeliji ne može se koristiti od strane druge ćelije. Svaka tjelesna stanica prisiljena je da sama sintetizira ATP za svoje potrebe u količinama u kojima je potrebna za obavljanje svojih funkcija.
Tri izvora resinteze ATP-a u ćelijama ljudskog tela. Očigledno, daleki preci ćelija ljudskog tijela postojali su prije mnogo milijuna godina, okruženi biljnim stanicama, koje su ih opskrbljivale ugljikohidratima u višku, a kisika nije bilo dovoljno ili ga uopće nije bilo. Upravo su ugljikohidrati najkorištenija komponenta nutrijenata za proizvodnju energije u tijelu. I premda je većina stanica ljudskog tijela stekla sposobnost da koristi proteine i masti kao energetske sirovine, neke (na primjer, živčane, crvena krv, muški spol) stanice mogu proizvoditi energiju samo zahvaljujući oksidaciji ugljikohidrata. .
Procesi primarne oksidacije ugljikohidrata - odnosno glukoze, koja, zapravo, čini glavni supstrat oksidacije u stanicama - odvijaju se direktno u citoplazmi: tamo se nalaze enzimski kompleksi, zbog kojih je molekula glukoze djelomično uništena, a oslobođena energija se pohranjuje u obliku ATP-a. Ovaj proces se naziva glikoliza, može se odvijati u svim ćelijama ljudskog tijela bez izuzetka. Kao rezultat ove reakcije, iz jedne 6-ugljične molekule glukoze nastaju dva 3-ugljična molekula pirogrožđane kiseline i dva molekula ATP-a.
Glikoliza je vrlo brz, ali relativno neefikasan proces. Pirogrožđana kiselina nastala u ćeliji nakon završetka reakcija glikolize gotovo se odmah pretvara u mliječnu kiselinu i ponekad (na primjer, pri teškom mišićnom radu) ulazi u krv u vrlo velikim količinama, jer je to mala molekula koja može slobodno proći kroz ćelijsku membranu. Ovako masovno oslobađanje kiselih metaboličkih produkata u krv narušava homeostazu i tijelo mora uključiti posebne homeostatske mehanizme kako bi se izborilo s posljedicama mišićnog rada ili drugog aktivnog djelovanja.
Pirogrožđana kiselina nastala kao rezultat glikolize još uvijek sadrži puno potencijalne kemijske energije i može poslužiti kao supstrat za dalju oksidaciju, ali za to su potrebni posebni enzimi i kisik. Ovaj proces se odvija u mnogim ćelijama koje sadrže posebne organele - mitohondrije. Unutrašnja površina mitohondrijalnih membrana je sastavljena od velikih molekula lipida i proteina, uključujući veliki broj oksidativnih enzima. Unutar mitohondrija prodiru 3-ugljični molekuli formirani u citoplazmi - obično je to octena kiselina (acetat). Tamo su uključeni u kontinuirani ciklus reakcija, tokom kojih se atomi ugljika i vodika naizmjenično odvajaju od ovih organskih molekula, koji se u kombinaciji s kisikom pretvaraju u ugljični dioksid i vodu. U ovim reakcijama oslobađa se velika količina energije koja se pohranjuje u obliku ATP-a. Svaki molekul pirogrožđane kiseline, nakon što je prošao kompletan ciklus oksidacije u mitohondrijima, omogućava ćeliji da dobije 17 molekula ATP-a. Dakle, potpuna oksidacija 1 molekula glukoze daje ćeliji 2+17x2 = 36 ATP molekula. Jednako je važno da se u proces oksidacije mitohondrija mogu uključiti i masne kiseline i aminokiseline, odnosno komponente masti i proteina. Zahvaljujući ovoj sposobnosti, mitohondrije čine ćeliju relativno nezavisnom od hrane koju tijelo jede: u svakom slučaju će se dobiti potrebna količina energije.
Dio energije se pohranjuje u ćeliji u obliku molekula kreatin fosfata (CrP), koji je manji i pokretljiviji od ATP-a. To je ovaj mali molekul koji se može brzo kretati s jednog kraja ćelije na drugi – tamo gdje je energija trenutno najpotrebnija. Sam CrF ne može dati energiju procesima sinteze, mišićne kontrakcije ili provođenja nervnog impulsa: za to je potreban ATP. Ali s druge strane, CRF je lako i praktično bez gubitaka u stanju da svu energiju koja se u njemu nalazi preda molekulu adenazin difosfata (ADP), koji se odmah pretvara u ATP i spreman je za daljnje biohemijske transformacije.
Dakle, energija koja se troši tokom funkcionisanja ćelije, tj. ATP se može obnoviti zahvaljujući tri glavna procesa: anaerobnoj (bez kiseonika) glikolizi, aerobnoj (uz učešće kiseonika) mitohondrijalnoj oksidaciji, a takođe i zbog prenosa fosfatne grupe sa CrF na ADP.
Izvor kreatin fosfata je najmoćniji, jer je reakcija CrF-a sa ADP-om veoma brza. Međutim, opskrba CrF-om u ćeliji je obično mala - na primjer, mišići mogu raditi uz maksimalni napor zbog CrF-a ne duže od 6-7 s. Ovo je obično dovoljno da se pokrene drugi najmoćniji - glikolitički - izvor energije. U ovom slučaju resurs nutrijenata je višestruko veći, ali kako rad napreduje dolazi do sve veće napetosti u homeostazi zbog stvaranja mliječne kiseline, a ako takav rad obavljaju veliki mišići, ne može trajati duže od 1,5- 2 minute. Ali za to vrijeme mitohondrije su gotovo potpuno aktivirane, koje su u stanju sagorjeti ne samo glukozu, već i masne kiseline, čija je zaliha u tijelu gotovo neiscrpna. Dakle, aerobni mitohondrijski izvor može raditi jako dugo, iako je njegova snaga relativno mala - 2-3 puta manja od glikolitičkog izvora i 5 puta manja od snage izvora kreatin fosfata.
Osobine organizacije proizvodnje energije u različitim tkivima tijela. Različita tkiva imaju različitu zasićenost mitohondrija. Najmanje ih ima u kostima i bijeloj masti, a najviše u smeđoj masti, jetri i bubrezima. U nervnim ćelijama ima dosta mitohondrija. Mišići nemaju visoku koncentraciju mitohondrija, ali zbog činjenice da su skeletni mišići najmasivnije tkivo tijela (oko 40% tjelesne težine odrasle osobe), potrebe mišićnih stanica u velikoj mjeri određuju intenzitet i smjer svih procesa energetskog metabolizma. I. A. Arshavsky je ovo nazvao "energetskim pravilom skeletnih mišića".
S godinama se mijenjaju dvije važne komponente energetskog metabolizma odjednom: mijenja se odnos masa tkiva s različitim metaboličkim aktivnostima, kao i sadržaj najvažnijih oksidativnih enzima u tim tkivima. Kao rezultat toga, energetski metabolizam prolazi kroz prilično složene promjene, ali općenito se njegov intenzitet smanjuje s godinama, i to prilično značajno.
Moderno razumijevanje procesa oksidativne fosforilacije datira još od pionirskog rada Belitzera i Kalkara. Kalkar je otkrio da je aerobna fosforilacija povezana s disanjem. Belitzer je detaljno proučavao stehiometrijski odnos između vezivanja konjugovanog fosfata i uzimanja kisika i pokazao da je omjer broja neorganskih molekula fosfata i broja apsorbiranih atoma kisika
kada je disanje jednako najmanje dva. Također je istakao da je prijenos elektrona sa supstrata na kisik mogući izvor energije za formiranje dva ili više ATP molekula po atomu apsorbiranog kisika.
NADH molekul služi kao donor elektrona, a reakcija fosforilacije ima oblik
Ukratko, ova reakcija je napisana kao
Sinteza tri molekula ATP-a u reakciji (15.11) nastaje zbog prijenosa dva elektrona NADH molekula duž lanca transporta elektrona do molekule kisika. U ovom slučaju, energija svakog elektrona se smanjuje za 1,14 eV.
U vodenom okruženju, uz učešće posebnih enzima, molekule ATP-a se hidroliziraju
Strukturne formule molekula uključenih u reakcije (15.12) i (15.13) prikazane su na sl. 31.
U fiziološkim uslovima, molekuli uključeni u reakcije (15.12) i (15.13) nalaze se u različitim fazama jonizacije (ATP, ). Stoga, hemijske simbole u ovim formulama treba shvatiti kao uslovni zapis reakcija između molekula koji su u različitim fazama jonizacije. S tim u vezi, povećanje slobodne energije AG u reakciji (15.12) i njeno smanjenje u reakciji (15.13) zavise od temperature, koncentracije jona i pH vrijednosti medija. Pod standardnim uslovima eV kcal/mol). Ukoliko uvedemo odgovarajuće korekcije uzimajući u obzir fiziološke pH vrijednosti i koncentraciju jona unutar stanica, kao i uobičajene vrijednosti koncentracija ATP i ADP molekula i anorganskog fosfata u citoplazmi ćelije, tada za slobodnu energiju hidrolize ATP molekula dobijamo vrijednost -0,54 eV (-12,5 kcal/mol). Slobodna energija hidrolize ATP molekula nije konstantna vrijednost. Ne može biti isto čak ni na različitim mjestima iste ćelije, ako se ta mjesta razlikuju u koncentraciji.
Od pojave pionirskog rada Lipmana (1941.), poznato je da molekuli ATP-a u ćeliji djeluju kao univerzalno kratkoročno skladište i prijenosnik kemijske energije koja se koristi u većini životnih procesa.
Oslobađanje energije tokom hidrolize ATP molekula je praćeno transformacijom molekula
U ovom slučaju, prekid veze označen simbolom dovodi do eliminacije ostatka fosforne kiseline. Na Lipmanov prijedlog, takva veza postala je poznata kao "energetski bogata fosfatna veza" ili "makroergijska veza". Ovaj naslov je krajnje nesretan. Uopšte ne odražava energiju procesa koji se dešavaju tokom hidrolize. Oslobađanje slobodne energije nije zbog puknuća jedne veze (takvo kidanje uvijek zahtijeva utrošak energije), već zbog preuređivanja svih molekula uključenih u reakcije, stvaranja novih veza i preuređivanja solvatnih ljuski tokom reakcija.
Kada se molekul NaCl otopi u vodi, formiraju se hidratizirani joni.Dobitak energije tokom hidratacije pokriva gubitak energije kada je veza prekinuta u molekulu NaCl. Bilo bi čudno pripisati ovaj energetski dobitak "visoko-ergijskoj vezi" u molekulu NaCl.
Kao što je poznato, prilikom fisije teških atomskih jezgara oslobađa se velika količina energije, koja nije povezana s prekidom bilo koje visoko-ergijske veze, već je posljedica preraspoređivanja fisijskih fragmenata i smanjenja energije Kulonska repulzija između nukleona u svakom fragmentu.
Pravedna kritika koncepta "makroergijskih veza" izražena je više puta. Ipak, ova ideja je široko uvedena u naučnu literaturu. Veliko
Tabela 8
Strukturne formule fosforiliranih jedinjenja: a - fosfoenoliruvat; b - 1,3-difosfoglicerat; c - kreatin fosfat; - glukoza-I-fosfat; - glukoza-6-fosfat.
U tome nema problema ako se izraz "visoko-ergijska fosfatna veza" koristi uslovno, kao kratak opis čitavog ciklusa transformacija koje se dešavaju u vodenom rastvoru uz odgovarajuće prisustvo drugih jona, pH itd.
Dakle, koncept energije fosfatne veze, koji koriste biokemičari, uvjetno karakterizira razliku između slobodne energije polaznih tvari i slobodne energije proizvoda reakcija hidrolize, u kojima se fosfatne grupe odvajaju. Ovaj koncept ne treba miješati s konceptom energije kemijske veze između dvije grupe atoma u slobodnoj molekuli. Potonji karakterizira energiju potrebnu za prekid veze.
Ćelije sadrže niz fosforiliranih spojeva čija je hidroliza u citoplazmi povezana s oslobađanjem slobodne anergene. Vrijednosti standardnih slobodnih energija hidrolize nekih od ovih spojeva date su u tabeli. 8. Strukturne formule ovih jedinjenja prikazane su na sl. 31 i 35.
Velike negativne vrijednosti standardnih slobodnih anergija hidrolize nastaju zbog energije hidratacije negativno nabijenih produkata hidrolize i preuređivanja njihovih elektronskih ljuski. Iz tabele. 8 proizlazi da vrijednost standardne slobodne energije hidrolize molekula ATP-a zauzima srednju poziciju između "visokoenergetskih" (fosfoenolpirunat) i "niskoenergetskih" (glukoza-6-fosfat) spojeva. To je jedan od razloga zašto je ATP molekul zgodan univerzalni nosač fosfatnih grupa.
Uz pomoć posebnih enzima, ATP i ADP molekuli komuniciraju između visoko- i niskoenergetskih
fosfatna jedinjenja. Na primjer, enzim piruvat kinaza prenosi fosfat iz fosfoenolpiruvata u ADP. Kao rezultat reakcije nastaju piruvat i ATP molekul. Nadalje, uz pomoć enzima heksokinaze, molekula ATP-a može prenijeti fosfatnu grupu u D-glukozu, pretvarajući je u glukoza-6-fosfat. Ukupni proizvod ove dvije reakcije će se svesti na transformaciju
Vrlo je važno da reakcije ovog tipa mogu proći samo kroz međufazu, u kojoj su nužno uključeni molekuli ATP i ADP.
Test. Molekularni nivo. 1 opcija. 9. razred
A1. Koji od hemijskih elemenata se nalazi u ćelijama u najvećoj količini:
1.azot
2.kiseonik
3.ugalj
4.vodonik
A2 Navedite hemijski element koji je dio ATP-a, svih proteinskih monomera i nukleinskih kiselina.
1)N 2)P 3)S 4)Fe
A3. Navedite hemijsko jedinjenje koje NIJE ugljikohidrat.
1) laktoza 2) hitin 3) keratin 4) skrob
A4 Kako se zove struktura proteina, koji je spirala lanca aminokiselina, smotanih u svemiru u kuglicu?
A5. U životinjskim ćelijama, skladišteni ugljeni hidrati su:
1. skrob
2.celuloze
3.glukoza
4.glikogen
A6. Glavni izvor energije za novorođene sisare je:
1.glukoza
2. skrob
3.glikogen
4.laktoza
A7 Šta je RNK monomer?
1) azotna baza 2) nukleotid 3) riboza 4) uracil
A8 Koliko tipova azotnih baza je uključeno u molekulu RNK?
1)5 2)2 3)3 4)4
A9. Koja azotna baza DNK je komplementarna citozinu?
1) adenin 2) gvanin 3) uracil 4) timin
A10. Molekule su univerzalni biološki akumulator energije.
1).proteini 2).lipidi 3).DNK 4).ATP
A11. U molekulu DNK, broj nukleotida sa gvaninom je 5% od ukupnog broja. Koliko nukleotida sa timinom ima u ovoj molekuli
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%
A12 Koja je uloga ATP molekula u ćeliji?
1-omogućiti transportnu funkciju 2-prenijeti nasljedne informacije
3-obezbediti vitalne procese energijom 4-ubrzati biohemiju
reakcije
U 1. Koje su funkcije ugljikohidrata u ćeliji?
Katalitička 4) strukturna
5) skladištenje energije
Motor 6) kontraktilan
U 2. Koje su strukturne komponente nukleotida molekula DNK?
Razne kiseline
Lipoproteini
Dezoksiriboza ugljikohidrata
Azotna kiselina
Fosforna kiselina
U 3. Uspostavite korespondenciju između strukture i funkcije organske tvari i njenog tipa:
STRUKTURA I FUNKCIJE SUPSTANCI
A. sastoje se od ostataka molekula glicerola i masnih kiselina 1. lipida
B. sastoje se od ostataka molekula aminokiselina 2. Proteini
B. Učestvuje u termoregulaciji
D. Zaštititi tijelo od stranih tvari
D. nastaju zbog peptidnih veza.
E. Oni su energetski najintenzivniji.
C1. Riješite problem.
Molekul DNK sadrži 1250 nukleotida sa adeninom (A), što je 20% njihovog ukupnog broja. Odredite koliko je nukleotida sa timinom (T), citozinom (C) i gvaninom (G) odvojeno sadržano u molekulu DNK. Objasni odgovor.
Ukupno: 21 bod
Kriterijumi ocjenjivanja:
19 -21 bod - "5"
13 - 18 bodova - "4"
9 - 12 bodova - "3"
1 - 8 bodova - "2"
Test. Molekularni nivo. Opcija 2. 9. razred
A1. Udio četiri hemijska elementa čini 98% ukupnog sadržaja ćelije. Navedite hemijski element koji NIJE povezan s njima.
1) O 2) R 3) C 4) N
A2. Djeca razvijaju rahitis uz nedostatak:
1.mangan i gvožđe
2.kalcijum i fosfor
3.bakar i cink
4. Sumpor i dušik
A3 Imenujte disaharid.
1) laktoza 2) fruktoza 3) skrob 4) glikogen
A4. Kako se zove struktura proteina, koji je spirala u kojoj je savijen lanac aminokiselina?
1) primarni 2) sekundarni 3) tercijarni 4) kvartarni
A5. U biljnim ćelijama, skladišteni ugljeni hidrati su:
1. skrob
2.celuloze
3.glukoza
4.glikogen
A6 Najveća količina energije se oslobađa prilikom razgradnje 1 grama:
1.fat
2.vjeverica
3.glukoza
4.ugljikohidrati
A7 Šta je DNK monomer?
1) azotna baza 2) nukleotid 3) deoksiriboza 4) uracil
A8 Koliko polinukleotidnih lanaca je uključeno u jedan DNK molekul?
1)1 2)2 3)3 4)4
A9 Navedite hemijsko jedinjenje koje je prisutno u RNK, ali ne i u DNK.
1) timin 2) deoksimiriboza 3) riboza 4) gvanin
A10. Molekuli su izvor energije ćelije.
1).proteini 2).lipidi 3).DNK 4).ATP
A11. U molekulu DNK, broj nukleotida sa citozinom je 5% od ukupnog broja. Koliko nukleotida sa timinom ima u ovoj molekuli
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%
A12. Koja jedinjenja čine ATP?
1-azotna baza adenin, ugljikohidrat riboza, 3 molekula fosforne kiseline
2-azotna baza gvanin, fruktozni šećer, ostatak fosforne kiseline.
3-riboza, glicerol i bilo koja aminokiselina
Dio B (odaberi tri tačna odgovora od šest ponuđenih)
U 1. Lipidi obavljaju sljedeće funkcije:
Enzimski 4) transport
5) skladištenje energije
Hormonski 6) prenos nasljednih informacija
U 2. Koje su strukturne komponente koje čine nukleotide molekula RNK?
Azotne baze: A, U, G, C.
Razne kiseline
Azotne baze: A, T, G, C.
Ugljikohidratna riboza
Azotna kiselina
Fosforna kiselina
U 3. Uspostavite korespondenciju između karakteristika i molekula za koje su karakteristične.
KARAKTERISTIKE MOLEKULA
A) dobro rastvoriti u vodi 1) monosaharidi
B) slatkog ukusa 2) polisaharidi
C) nema slatkog ukusa
D) glukoza, riboza, fruktoza
D) nerastvorljiv u vodi
E) skrob, glikogen, hitin.
C1. U molekulu DNK ima 1100 nukleotida sa citozinom (C), što je 20% njihovog ukupnog broja. Odredite koliko je nukleotida sa timinom (T), gvaninom (G), adeninom (A) odvojeno sadržano u molekulu DNK, objasnite rezultat.
Dio A - 1 bod (maksimalno 12 bodova)
Dio B - 2 boda (maksimalno 6 bodova)
Dio C - 3 boda (maksimalno 3 boda)
Ukupno: 21 bod
Kriterijumi ocjenjivanja:
19 - 21 bod - "5"
13 - 18 bodova - "4"
9 - 12 bodova - "3"
1 - 8 bodova - "2"
U procesu biohemijskih transformacija supstanci dolazi do raskidanja hemijskih veza, praćenih oslobađanjem energije. To je besplatna, potencijalna energija, koju živi organizmi ne mogu direktno koristiti. Mora se konvertovati. Postoje dva univerzalna oblika energije koja se može koristiti u ćeliji za obavljanje različitih vrsta posla:
1) Hemijska energija, energija makroergijskih veza hemijskih jedinjenja. Hemijske veze nazivaju se makroergijskim ako se prilikom njihovog raskidanja oslobađa velika količina slobodne energije. Jedinjenja koja imaju takve veze su makroergična. Molekul ATP ima makroergijske veze i ima određena svojstva koja određuju njegovu važnu ulogu u energetskom metabolizmu ćelija:
· Termodinamička nestabilnost;
· Visoka hemijska stabilnost. Pruža efikasnu uštedu energije, jer sprečava rasipanje energije u obliku toplote;
· Mala veličina ATP molekula olakšava difuziju u različite dijelove ćelije, gdje je energija izvana potrebna za obavljanje hemijskog, osmotskog ili hemijskog rada;
· Promjena slobodne energije tokom hidrolize ATP-a ima prosječnu vrijednost, što mu omogućava da najbolje obavlja energetske funkcije, odnosno da prenosi energiju sa visokoenergetskih na niskoenergetska jedinjenja.
ATP je univerzalni akumulator energije za sve žive organizme; energija se pohranjuje u molekulima ATP-a vrlo kratko (životni vijek ATP-a je 1/3 sekunde). Odmah se troši na obezbjeđivanje energije za sve tekuće procese.Energija sadržana u molekulu ATP-a može se koristiti u reakcijama koje se odvijaju u citoplazmi (u većini biosinteza, kao iu nekim procesima zavisnim od membrane).
2) Elektrohemijska energija (vodonička transmembranska potencijalna energija)Δ. Kada se elektroni prenose duž redoks lanca, u lokalizovanim membranama određenog tipa, koje se nazivaju stvaranjem energije ili konjugacijom, dolazi do neravnomerne raspodele protona u prostoru sa obe strane membrane, tj. do transverzalno orijentisanog ili transmembranskog gradijenta vodika Δ nastaje na membrani, mjereno u voltima, rezultirajući Δ dovodi do sinteze ATP molekula. Energija u obliku Δ može se koristiti u različitim energetski zavisnim procesima lokaliziranim na membrani:
Za apsorpciju DNK u procesu genetske transformacije;
Za prijenos proteina preko membrane;
Osigurati kretanje mnogih prokariota;
· Osigurati aktivan transport molekula i jona kroz citoplazmatsku membranu.
Ne pretvara se sva slobodna energija dobivena oksidacijom tvari u oblik koji je dostupan ćeliji i akumuliran u ATP-u. Dio generirane slobodne energije se raspršuje u obliku toplinske, rjeđe svjetlosne i električne energije. Ako ćelija skladišti više energije nego što može potrošiti na sve procese koji troše energiju, ona sintetizira veliku količinu visokomolekularnih rezervnih tvari (lipida). Ako je potrebno, ove tvari prolaze kroz biohemijske transformacije i opskrbljuju ćeliju energijom.