Электрохимический градиент
-
Электрохимический градиент
- Градиент электрохимического потенциала для иона, перемещающегося через мембрану
- Состоит из химического и электрического градиентов
- Ионы перемещаются через мембрану из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией
-
Применение электрохимических градиентов
- Используются в аккумуляторах и топливных элементах
- В биологии: контроль перемещения ионов через мембраны, синтез АТФ, передача информации в нейронах
-
Химический и электрический градиенты
- Химический градиент: разница в концентрации растворенного вещества на мембране
- Электрический градиент: разница в заряде на мембране
- Сочетание этих градиентов определяет направление движения иона
-
Электрохимический потенциал
- Суммарный эффект градиентов: градиент термодинамического электрохимического потенциала
- Термин «электрохимический потенциал» иногда используется для описания электрического потенциала
-
Электрохимия и биологический контекст
- В электрохимии: модулирование термодинамической благоприятности химических реакций
- В биологии: управление биологическими процессами, такими как нервная проводимость и сокращение мышц
-
Ионные градиенты
- Ионы не могут проходить через мембраны путем простой диффузии
- Активный перенос: Na+-K+-АТФаза создает мембранный потенциал
- Пассивный перенос: потоки ионов по каналам, поддерживаемые осмосом и электрическим полем
-
Протонные градиенты
- Важны для накопления энергии и управления АТФ-синтазой
- Бактериородопсин: протонный насос, активируемый фотонами
- Фотофосфорилирование: PSII использует свет для формирования протонных градиентов
-
Превращение пластохинона в пластохинол
- Пластохинон (PQ) превращается в пластохинол (PQH2) после получения двух протонов из стромы.
- Электроны в P680 восполняются за счет окисления воды с помощью кислородовыделяющего комплекса (OEC).
- O2 и H+ высвобождаются в просвет, что приводит к общей реакции.
-
Перенос электронов в комплексе цитохрома b6f
- PQH2 попадает в комплекс цитохрома b6f, который переносит два электрона от PQH2 к пластоцианину.
- Процесс аналогичен Q-циклу в комплексе III цепи переноса электронов.
- В первой реакции PQH2 связывается с комплексом на стороне просвета, один электрон переносится в железосернистый центр, затем на пластоцианин.
- Второй электрон передается гему bL, затем гему bH, затем PQ.
- Во второй реакции второй PQH2 окисляется, добавляя электрон к другому пластоцианину и PQ.
- Обе реакции переносят четыре протона в просвет.
-
Окислительное фосфорилирование
- Комплекс I (CI) катализирует восстановление убихинона (UQ) до убихинола (UQH2) путем переноса двух электронов от NADH.
- Комплекс III (CIII) катализирует Q-цикл, перенося два электрона с UQH2 на окисленный цитохром c.
- Комплекс IV (CIV) катализирует перенос двух электронов с цитохрома c на половину полного кислорода.
- Кислород поглощает четыре протона из матрицы, образуя воду, и закачивает четыре протона в IMS.