Energimetabolisme, som finder sted i alle celler i en levende organisme, kaldes dissimilation. Det er et sæt nedbrydningsreaktioner af organiske forbindelser, hvor en vis mængde energi frigives.
Dissimilering finder sted i to eller tre trin, afhængigt af typen af levende organismer. Så i aerobe består energimetabolismen af forberedende, iltfrie og iltstadier. Hos anaerobe (organismer, der er i stand til at fungere i et iltfattigt miljø), kræver dissimilering ikke det sidste trin.
Sidste fase af energimetabolisme i aerobe ender med fuldstændig oxidation. I dette tilfælde sker nedbrydningen af glukosemolekyler med dannelsen af energi, som delvist går til dannelsen af ATP.
Det er værd at bemærke, at ATP-syntese sker i phosphoryleringsprocessen, når uorganisk fosfat tilsættes til ADP. Samtidig syntetiseres adenosintriphosphorsyre i mitokondrier med deltagelse af ATP-syntase.
Hvilken reaktion sker, når denne energiforbindelse dannes?
Adenosindiphosphat og fosfat kombineres for at danne ATP og en makroergisk binding, hvis dannelse tager omkring 30,6 kJ /mol. Adenosintrifosfat giver celler energi, da en betydelig mængde af det frigives under hydrolysen af netop de makroerge bindinger af ATP.
Den molekylære maskine, der er ansvarlig for syntesen af ATP, er en specifik syntase. Den består af to dele. En af dem er placeret i membranen og er en kanal, hvorigennem protoner kommer ind i mitokondrierne. Dette frigiver energi, som opfanges af en anden strukturel del af ATP kaldet F1. Den indeholder en stator og en rotor. Statoren i membranen er fikseret og består af en delta-region, samt alfa- og beta-underenheder, som er ansvarlige for den kemiske syntese af ATP. Rotoren indeholder gamma- såvel som epsilon-underenheder. Denne del spinder ved hjælp af protonernes energi. Denne syntase sikrer syntesen af ATP, hvis protonerne fra den ydre membran er rettet mod midten af mitokondrierne.
Det skal bemærkes, at kemiske reaktioner i cellen er karakteriseret ved rumlig orden. Produkterne af kemiske vekselvirkninger af stoffer er fordelt asymmetrisk (positivt ladede ioner går i den ene retning, og negativt ladede partikler går i den anden retning), hvilket skaber et elektrokemisk potentiale på membranen. Den består af en kemisk og en elektrisk komponent. Det skal siges, at det er dette potentiale på mitokondriers overflade, der bliver den universelle form for energilagring.
Dette mønster blev opdaget af den engelske videnskabsmand P. Mitchell. Han foreslogat stoffer efter oxidation ikke ligner molekyler, men positivt og negativt ladede ioner, som er placeret på hver sin side af mitokondriemembranen. Denne antagelse gjorde det muligt at belyse arten af dannelsen af makroerge bindinger mellem fosfater under syntesen af adenosintrifosfat, samt at formulere den kemiosmotiske hypotese for denne reaktion.
