La fuerza motriz de protones
La fuerza motriz de protones se produce cuando la membrana celular se convierte en energía de electrones debido a reacciones de transporte por los transportadores de electrones incrustados en ella. Básicamente, esto hace que la célula para actuar como una pequeña batería. Su energía puede ser utilizado de inmediato para hacer el trabajo, al igual que los flagelos de energía, o almacenarse para más adelante en el ATP.
la síntesis de ATP está vinculada a la fuerza motriz de protones a través de la fosforilación oxidativa, donde se añade un grupo fosfato a ADP.
Aunque varios pasos están involucrados en la creación de una membrana celular con energía, hay un concepto simple detrás de este fenómeno: la separación de protones positivos (H+) En el exterior de los iones de la membrana y de hidróxido negativo (OH-) En el interior de la membrana.
El hecho de que están cargados hace imposible que estos iones para cruzar la membrana por sí solos. Atrapando los iones a ambos lados de la membrana crea dos cosas, que en conjunto conforman la protones fuerza motriz: un pH y una diferencia de carga. A diferencia de carga en el interior y el exterior de una célula se denomina potencial electroquímico y es una gran fuente de energía.
Imagine que está de pie sobre el techo de un edificio alto, que sostiene una naranja. Si deja que la caída de la naranja sobre el lado del edificio, en el momento en que llega a la tierra se habrá ganado tanta velocidad que va a golpear el suelo con gran fuerza y aplastar. Debido a la gran diferencia de altura desde donde se cayó y donde aterrizó, hay una gran cantidad de energía.
Es una especie de lo mismo con un potencial electroquímico, donde la gran diferencia en la carga crea una gran cantidad de energía potencial.
¿Cómo sucede esto es que durante el transporte de electrones, H+ son empujados hacia el exterior de la membrana. El H+ proceder tanto de NADH y la disociación de H2O en H _+ y OH-. Como se verá en un minuto, que es un poco más complicado, pero el resultado global es la acumulación de una carga positiva fuera de la célula y una carga negativa en su interior.
En el ejemplo, la fuerza motriz de protones es creado por una serie de complejos dentro de la membrana celular. Estos complejos se componen de la e- portadores mencionados anteriormente, la combinación exacta y el número de los cuales difieren entre organismos.
La fuerza motriz de protones tiene dos orígenes posibles:
Complejo I: Una forma de que comience la fuerza motriz de protones es con la donación de H+ desde el NADH a mononucleótido de flavina (FMN) para hacer FMNH2. 4H+ mover hacia el exterior de la célula cuando FMNH2 dona 2e- a las proteínas de Fe / S en el complejo I.
El complejo II: La otra forma se inicia la fuerza motriz de protones es a través del complejo II, donde se alimenta e FADH- y H+ de la oxidación de succinato, un producto del ciclo del ácido cítrico, a las quinonas. El complejo II es menos eficiente que el complejo I.
Una vez que los electrones entran en el ciclo a través de Complejo I o II se mueven a Complejo III y eventualmente IV:
Complejo III: Quinones se reducen en el Q-ciclo (Una serie de reacciones de oxidación y de reducción de la coenzima Q que resultan en la liberación de adicional H + hacia el exterior de la membrana). Entonces electrones se pasan de una en una desde el ciclo Q para el complejo III, que contiene las proteínas que contienen hemo (específicamente, bc citocromo1) Y una proteína FeS.
Complejo IV: bc citocromo1 las transferencias de correo- al citocromo c, que luego los pasa a los citocromos una y una3 en complejo IV. Este es el final de la línea donde O2 se reduce a H2O.
En casi todos los pasos, H + se bombea a la superficie externa de la membrana, el aumento de la intensidad de la fuerza motriz de protones.
cadenas de transporte de electrones diferir entre organismos, pero siempre tienen tres cosas en común:
transportadores de electrones dispuestos en orden creciente de poder reductor
Video: fosforilacion oxidativa
Alternating H+ + mi- ye--únicos portadores
Video: La ATP sintasa, una turbina molecular
Generación de una fuerza motriz de protones
La producción de trifosfato de adenosina (ATP) a partir de la respiración aeróbica se llama la fosforilación oxidativa, y se lleva a cabo por un complejo de proteínas llamadas ATP sintasa.
Este complejo se compone de dos subunidades, F1 y F0, cada uno de los cuales es en realidad un motor rotatorio. Los protones (H+), Impulsado de nuevo a través de la membrana desde el exterior por la fuerza motriz de protones, ir a través de F0 y la presión lugar (o par) en F1.
Una molécula de difosfato de adenosina (ADP, con sólo dos grupos fosfato) junto con un grupo fosfato libre (Pyo) Se unen a F1, y cuando se libera el par de torsión, la energía es libre para alimentar la formación de ATP a través de la unión de ADP y Pyo. Al igual que muchas enzimas, ATP sintasa es reversible de manera que pueda contribuir a la fuerza motriz de protones en lugar de debilitarlo.
Así, incluso los organismos que no utilizan la fosforilación oxidativa, como fermentadores anaerobios, tienen ATP sintasas por lo que todavía puede crear una fuerza motriz de protones para impulsar cosas como el movimiento flagelar o transporte de iones.