Protonová hnací síla

Autor: Jennifer Stearns, Michael Surette

Hnací síla protonu nastává, když se buněčná membrána nabije energií v důsledku reakcí transportu elektronů elektronovými nosiči v ní zakotvenými. V zásadě to způsobí, že se článek chová jako malá baterie. Jeho energii lze buď okamžitě použít k práci, jako jsou výkonové bičíky, nebo ji lze uložit na později v ATP.



bílá pilulka 54 899

Syntéza ATP je spojena s protonovou hnací silou oxidační fosforylace, kde je k ADP přidána fosfátová skupina.



Ačkoli je při vytváření energizované buněčné membrány zapojeno několik kroků, za tímto fenoménem je jeden jednoduchý koncept: separace pozitivních protonů (H+) na vnější straně membrány a záporných hydroxidových iontů (OH-) na vnitřní straně membrány.

Skutečnost, že jsou nabité, znemožňuje, aby tyto ionty samy překročily membránu. Zachycení iontů na obou stranách membrány vytváří dvě věci, které společně tvoří hnací síla protonu: pH a rozdíl náboje. Rozdíl v náboji uvnitř a vně buňky se nazývá an elektrochemický potenciál a je obrovským zdrojem energie.



Představte si, že stojíte na střeše vysoké budovy a držíte pomeranč. Necháte-li oranžovou spadnout po boku budovy, v době, kdy dosáhne země, nabere tolik rychlosti, že dopadne na zem velkou silou a rozbije se. Vzhledem k velkému výškovému rozdílu od místa, kde byl spuštěn a kde přistál, je zde velké množství energie.

Je to něco stejného s elektrochemickým potenciálem, kde velký rozdíl v náboji vytváří spoustu potenciální energie.

Jak se to stane, je to, že během transportu elektronů, H+jsou tlačeny na vnější stranu membrány. H+pocházejí jak z NADH, tak z disociace HdvaO do H+a OH-. Jak uvidíte za minutu, je to trochu komplikovanější, ale celkovým výsledkem je akumulace kladného náboje mimo buňku a záporného náboje uvnitř.



V tomto příkladu je protonová hnací síla vytvářena řadou komplexů v buněčné membráně. Tyto komplexy jsou tvořeny e-dříve zmínění nositelé, jejichž přesná kombinace a počet se u jednotlivých organismů liší.

image0.jpg

pilulka na předčasnou ejakulaci

Hnací síla protonu má dva možné počátky:

  • Komplex I: Jedním ze způsobů, jak začíná protonová hybná síla, je darování H+od NADH po flavin mononukleotid (FMN) za vzniku FMNHdva. 4H+přesunout na vnější stranu buňky, když je FMNHdvadaruje 2e-k proteinům Fe / S v komplexu I.

  • Komplex II: Jiným způsobem začíná protonová hybná síla prostřednictvím komplexu II, kde se FADH napájí např-a H+z oxidace sukcinovat, produkt cyklu kyseliny citronové, na chinony. Komplex II je méně účinný než komplex I.

Jakmile elektrony vstoupí do cyklu komplexem I nebo II, přesunou se ke komplexu III a nakonec IV:

  • Komplex III: Chinony jsou redukovány v Q-cyklus (série oxidačních a redukčních reakcí koenzymu Q, které vedou k uvolnění dalšího H + na vnější stranu membrány). Poté elektrony procházejí jeden po druhém z Q-cyklu do komplexu III, který obsahuje proteiny obsahující hem (konkrétně cytochrom bc1) a protein FeS.

  • Komplex IV: Cytochrom bc1převody e-na cytochrom c, který je pak předá cytochromům a a a3v komplexu IV. Toto je konec řádku, kde Odvase sníží na HdvaNEBO.

Téměř v každém kroku jsou H + čerpány na vnější povrch membrány, což zvyšuje sílu hybné síly protonu.

Elektronové transportní řetězce se mezi organismy liší, ale vždy mají tři společné věci:

  • Elektronové nosiče jsou uspořádány tak, aby zvyšovaly snižující výkon

  • Střídavě H++ a-a e-- pouze nosiče

  • Generování protonové hnací síly

Produkce adenosintrifosfátu (ATP) z aerobního dýchání se nazývá oxidační fosforylace, a provádí se komplexem bílkovin zvaných ATP syntáza .

jak udělat masáž chodidel

Tento komplex se skládá ze dvou podjednotek, F1a F0, z nichž každý je vlastně rotační motor. Protony (H.+), poháněn zpět přes membránu z vnějšku protonovou hybnou silou, prochází F0a umístěte tlak (nebo točivý moment) na F1.

Molekula adenosindifosfátu (ADP, pouze se dvěma fosfátovými skupinami) spolu s volnou fosfátovou skupinou (Pi) vázat na F1, a když se uvolní točivý moment, je energie volná k podpoře tvorby ATP prostřednictvím vazby ADP a Pi. Stejně jako mnoho enzymů je ATP syntáza reverzibilní, takže může přispívat k protonové hybné síle místo toho, aby ji oslabovala.

Takže i organismy, které nepoužívají oxidativní fosforylaci, jako anaerobní fermentory, mají ATP syntázy, takže stále mohou vytvářet protonovou hybnou sílu k řízení věcí, jako je bičíkový pohyb nebo iontový transport.