Die Proton Motorische Kraft

Die Protonenbewegungskraft tritt auf, wenn die Zellmembran durch Elektronentransportreaktionen von den Elektronenüberträger in sie eingebettet erregt wird. Grundsätzlich bewirkt dies die Zelle wie eine winzige Batterie zu handeln. Seine Energie kann entweder sofort Arbeit zu tun, verwendet werden, wie Macht Flagellen oder in ATP später gespeichert werden.

ATP-Synthese ist mit dem Protonenbewegungskraft verbunden durch oxidative Phosphorylierung, wobei eine Phosphatgruppe an ADP zugegeben.

Obwohl mehrere Schritte bei der Schaffung einer erregten Zellmembran beteiligt sind, gibt es ein einfaches Konzept hinter diesem Phänomen: die Trennung von positiven Protonen (H⁺) An der Außenseite der Membran und negativen Hydroxidionen (OH^-) An der Innenseite der Membran.

Die Tatsache, dass sie die Kosten berechnet werden macht es unmöglich, diese Ionen die Membran auf eigene Faust zu überqueren. Einfangen der Ionen, die auf beiden Seiten der Membran erzeugt zwei Dinge, die zusammen das bilden Protonenbewegungskraft: ein pH-Wert und eine Ladungsdifferenz. Ein Unterschied in der Ladung auf der Innenseite und der Außenseite einer Zelle wird als ein elektrochemische Potential und ist eine große Quelle von Energie.

Stellen Sie sich auf dem Dach eines hohen Gebäudes stehst, die ein orange. Wenn Sie den orangefarbenen Abfall über die Seite des Gebäudes lassen, durch die Zeit, es den Boden erreicht wird es so viel Geschwindigkeit gewonnen haben, daß sie die Erde mit großer Kraft und zu zerschlagen getroffen. Wegen der großen Differenz in der Höhe, von wo wurde sie fallen gelassen und wo es gelandet ist, gibt es eine große Menge an Energie.

Es ist eine Art von der gleichen Sache mit elektrochemischen Potentials, wo der große Unterschied in der Ladung viel potentielle Energie erzeugt.

Wie dies geschieht, ist, dass während des Elektronentransports, H⁺ sind an der Außenseite der Membran gedrückt wird. Die H⁺ kommen von NADH und die Dissoziation von H₂O in H⁺ und OH^-. Wie Sie gleich sehen werden, ist es ein bisschen komplizierter, aber das Gesamtergebnis ist Anhäufung von einer positiven Ladung außerhalb der Zelle und einer negativen Ladung innerhalb.

In dem Beispiel ist die protonenmotorische Kraft wird durch eine Reihe von Komplexen innerhalb der Zellmembran geschaffen. Diese Komplexe sind aus der e gemacht^- Träger bereits erwähnt, unterscheiden sich die genaue Kombination und Anzahl sich zwischen Organismen.

Die Protonenbewegungskraft hat zwei mögliche Ansätze:

• Komplex I: Eine Möglichkeit, die Protonenbewegungskraft beginnt, ist mit der Spende von H⁺ von NADH auf Flavinmononucleotid (FMN) zu machen FMNH₂. 4H⁺ bewegen, um die Außenseite der Zelle, wenn FMNH₂ spendet 2e^- zu den Fe / S-Proteine ​​in komplexen I.

• Komplexe II: Der andere Weg, die Protonenbewegungskraft beginnt, ist durch komplexe II, wo FADH e-Feeds^- und H⁺ aus der Oxidation von Succinat, ein Produkt des Zitronensäure-Zyklus, den Chinonen. Komplex II ist weniger effizient als Komplex I.

Sobald Elektronen den Zyklus durch Komplex I oder II eingeben bewegen sie sich in den Complex III auf und schließlich IV:

• Complex III: Chinone sind die reduzierte Q-Zyklus (Eine Reihe von Oxidations- und Reduktionsreaktionen des Coenzyms Q, die in der Veröffentlichung von zusätzlichen H + zur Außenseite der Membran zur Folge haben). Dann Elektronen, eine zu einem Zeitpunkt von dem Q-Zyklus-Komplex III übergeben werden, die die Häm-haltige Proteine ​​enthält (insbesondere Cytochrom bc₁) Und ein FeS-Protein.

• Komplex IV: Cytochrome bc₁ Transfers e^- Cytochrom c, die sie dann an die Cytochrome a gibt und ein₃ in Komplex IV. Dies ist das Ende der Leitung, wo O₂ wird auf H reduziert₂O.

Bei fast jedem Schritt werden H + an der äußeren Oberfläche der Membran gepumpt wird, um die Stärke des Protons Antriebskraft erhöht wird.

Elektronentransportketten unterscheiden zwischen Organismen, aber sie haben immer drei Dinge gemeinsam:

• Elektronenüberträger in der Reihenfolge zunehmender Reduktionskraft angeordnet

• Wechselnde H⁺ + e^- und e^--nur Träger

• Die Erzeugung einer Protonenbewegungskraft

Die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) aus der aeroben Respiration aufgerufen oxidative Phosphorylierung, und es wird durch einen Komplex von Proteinen durchgeführt genannt ATP-Synthase.

Dieser Komplex besteht aus zwei Untereinheiten, F₁ und F₀, von denen jede tatsächlich ein Drehmotor. Protons (H⁺), Zurück durch die Membran von außen durch die Protonenbewegungskraft, gehen Sie durch F angetrieben₀ Ort und Druck (oder Drehmoment) auf F₁.

Ein Molekül von Adenosindiphosphat (ADP, mit nur zwei Phosphatgruppen) zusammen mit einer freien Phosphatgruppe (P_ich) Binden an F₁, und, wenn das Drehmoment gelöst wird, Energie frei, um die Bildung von ATP durch die Bindung von ADP und P anzutreiben_ich. Wie viele Enzyme, ist ATP synthase reversible so dass es mit dem Protonenbewegungskraft beitragen kann, anstatt sie zu schwächen.

Also, auch Organismen, die, wie anaeroben Fermentern nicht oxidative Phosphorylierung zu verwenden, müssen ATP-Synthasen, so dass sie noch ein Proton Antriebskraft erzeugen kann, um Dinge wie Flagellen Bewegung oder Ionentransport fahren.