Energikoppling

Energikoppling är processen där energi som frigörs i exergoniska reaktioner används för att driva endergoniska reaktioner. I biologiska system sker kopplingen ofta via energibärare och fosfatöverföringar. Energi lagras och frigörs i form av fosfatbindningar i molekyler som ATP, GTP och relaterade intermediärer, vilka fungerar som energiomvandlare mellan olika biokemiska steg.

Det finns flera huvudmekanismer för energikoppling. Substratnivåfosforylering är direkt överföring av en fosfatgrupp från ett substrat till ADP för att bilda ATP, vilket framträder i glykolys och vissa metabola vägar. Den kemiosmiska kopplingen innebär att energi frigörs av elektroner i respirationen eller fotosyntesen, vilket driver en protonmotorisk kraft som i sin tur används av ATP-syntas för att bilda ATP. Fotophosforylering används i fotosyntes där ljusenergi används för att odla en protongradient som genererar ATP.

I celler fungerar energikopplingen ofta genom att ett ändamål kräver energi som levereras av ATP eller andra bärare, samtidigt som energinursprunget kommer från en tidigare exergonisk reaktion. Exempel på funktioner som drivs av energikoppling är aktiv transport över membranes, syntes av makromolekyler (som proteiner och nukleotider) och muskelkontraktion, där ATP-hydrolys används för att utföra arbete.

Betydelsen av energikoppling är central inom metabolism och bioenergetik. Den organiserar hur celler utnyttjar energi effektivt och regleras genom enzymatiska kontroller som säkerställer att den totala fri energi förändringen för en given process är gynnsam.