Запазване на енергия на мембраните
Заедно с енергия съединения друга натрупване място химическа енергия са биологични мембрани. Техниката на операционната система чрез отделяне на електрически заряди непроводящия слой, наречен кондензатор. Съгласно принципа на кондензатор функция биомембрани, отделяне на изолационния слой подобно заредените атоми и молекули (йони).
А. електрохимична градиент
Докато изкуствен липидна мембрана на йони едва пропускливи биологични мембрани съдържат "йонни канали", с които отделните йони селективно да проникват през мембраната (вж. Стр 220). Пропускливостта на мембраната и полярност зависи от електрохимичната градиент. т. е. от концентрации на йони от двете страни на мембраната (концентрационен градиент) и чрез електрически потенциална разлика между вътрешните и външните страни на мембраната (мембранен потенциал).
В остатъчен потенциал на мембрана от клетки (покой потенциал. Cm. P. 340) е от -0.05 до -0.09 V, т.е. върху вътрешната страна на плазмената мембрана преобладава излишък отрицателни заряди. потенциал покой е снабден предимно с катиони Na + и К +. както и органични аниони и йон Cl - (1). Концентрациите вътре и извън клетките и пропускливост коефициенти на тези йони са показани в Таблица (2).
Разпределението на йони между външната среда и вътрешния обем на клетката е описан от уравнението Нернст (3), където # 916; # 936; G - трансмембранен потенциал (в волта, V), т.е. електрическа потенциална разлика между двете страни на мембраната в отсъствие на йонен транспорт през мембрана (равновесие потенциал) на. За моновалентни йони при 25 ° С RT / Fn фактор е равен на 0,026 V. Въпреки това, масата (2) следва, че за К + йони # 916; # 936; Г е приблизително равна на -0,09 V, т.е., количеството на същия ред, както потенциала на покой ... За йони Na +. напротив, # 916; # 936; G = +0,07 V, т.е. по-висок от потенциала за почивка. Следователно, Na + йони влизат в клетката при отваряне на Na + -канал (вж. Стр 340). Неравенство концентрации на Na + йони и К + постоянно поддържани Na + / К + -АТР-аза в разходите на АТР (вж. Стр 222).
Б. протон мотив сила
хидрониев йони ( «Н + -йони") могат също да образуват електрохимична градиент. Това протонен градиент е от решаващо значение за клетъчната синтеза на АТФ (вж. Стр 142). Както в случая на други йони. протон трансфер свободна енергия (разликата между електрохимичния потенциал на протони от двете страни на мембраната) е в зависимост от градиента на концентрация. .. т.е. разликата в рН (# 916; рН) от двете страни на мембраната. Освен това, което прави някои принос и трансмембранния потенциал # 916; # 936; (См.). И двете от тези стойности образуват движеща сила на протон # 916; р, който е мярка за работа # 916; # 936; Ж. което може да направи градиент Н +. По този начин, градиент протон през вътрешната митохондриална мембрана (вж. Стр 144) дава около 24 кДж за мол от прехвърления йони Н +.
V. Поддържането протон градиент
Протон градиент оформен по различни начини. Необичайно е протонната помпа бактериородопсин (1), като се използва светлинна енергия (вж. Стр 130). По време на фотосинтеза (вж. Стр 134) намалява plastoquinone (QH2) транспортира протоните с електрони през мембраната (Q-линия 2). Образуването на градиент протон в дихателната верига (вж. Стр 142) е свързано с процес редокси. Комплексът III, вероятно като в фотосинтеза. Стартирай отговорен за трансфера на Q-пръстен (не е показан). оксидаза на цитохром с (комплекс IV, 3) Н + -Транспорт конюгат с електронен лъч от цитохром С в продължение на О2.
Във всеки от тези случаи, градиент протон се използва в синтеза на АТФ на АТР синтаза (4). АТФ синтаза се състои от два компонента: протон канал (F0) и контролирани от протеинов комплекс (F1), който преобразува енергия поток на протони през мембраната в химическата енергия на АТР (144 см ..).
