Оглавление
- 1 Хемиосмос
- 1.1 Хемиосмос и АТФ
- 1.2 Хемиосмотическая гипотеза
- 1.3 Движущая сила протона
- 1.4 Уравнения и определения
- 1.5 Равновесие и градиенты
- 1.6 Молярная свободная энергия Гиббса
- 1.7 Эффективность митохондрий
- 1.8 Клеточное дыхание в митохондриях
- 1.9 Фотосинтез в растениях
- 1.10 Хемиосмос у прокариот
- 1.11 Происхождение хемиосмоса
- 1.12 Полный текст статьи:
- 2 Хемиосмос
Хемиосмос
-
Хемиосмос и АТФ
- Хемиосмос — движение ионов через мембрану по электрохимическому градиенту.
- АТФ-синтаза использует электрохимический градиент протонов для производства АТФ.
- АТФ-синтаза состоит из CF0 и CF1, которые взаимодействуют для преобразования АДФ в АТФ.
-
Хемиосмотическая гипотеза
- Питер Д. Митчелл предложил хемиосмотическую гипотезу в 1961 году.
- Гипотеза утверждает, что АТФ синтезируется за счет электрохимического градиента через мембраны митохондрий.
- Энергия переноса электронов используется для перекачки протонов через мембрану.
-
Движущая сила протона
- Перемещение ионов через мембрану зависит от диффузионной и электростатической сил.
- Протонно-движущая сила (PMF) — мера накопленной потенциальной энергии.
- В митохондриях PMF почти полностью состоит из электрического компонента.
-
Уравнения и определения
- PMF определяется как изменение свободной энергии Гиббса на единицу количества катионов.
- PMF для спонтанного импорта протонов является положительным, а для экспорта — отрицательным.
- Спонтанность поступления протонов универсальна для всех биоэнергетических мембран.
-
Равновесие и градиенты
- В равновесии Δρ = 0, но концентрации по обе стороны мембраны могут различаться.
- Самопроизвольное перемещение через мембрану определяется концентрацией и градиентами электрического потенциала.
-
Молярная свободная энергия Гиббса
- ΔGp синтеза АТФ называется потенциалом фосфорилирования.
- Равновесный коэффициент концентрации [H+] / [ATP] можно вычислить, сравнивая Δp и ΔGp.
-
Эффективность митохондрий
- В митохондриях эффективность составляет 90% из-за соотношения с- и бета-субъединиц.
- В эукариотических клетках эффективность ниже из-за дополнительного импорта протонов.
-
Клеточное дыхание в митохондриях
- Полный распад глюкозы происходит в митохондриях.
- Восстановленные молекулы NADH и FADH2 передают электроны в цепь переноса электронов.
- АТФ-синтаза использует энергию для производства АТФ.
-
Фотосинтез в растениях
- Световые реакции фотосинтеза вырабатывают АТФ под действием хемиосмоса.
- Фотоны возбуждают электроны, которые перемещаются по цепи переноса электронов.
- Протоны стекают через АТФ-синтазу, создавая АТФ.
-
Хемиосмос у прокариот
- Бактерии и археи используют хемиосмос для выработки АТФ.
- Цианобактерии, зеленые сернистые бактерии и фиолетовые бактерии используют фотофосфорилирование.
- Нефотосинтезирующие бактерии также содержат АТФ-синтазу.
-
Происхождение хемиосмоса
- Модель термоциклирования предполагает использование термосинтеза.
- Модель внешнего протонного градиента предполагает использование гидротермальных источников.
- Метеоритные хиноны могут быть альтернативным источником хемиосмотической энергии.