Биоэнергетика: открытый доступ

Абстрактный

Экспериментальная демонстрация локализованных избыточных протонов на границе раздела вода-мембрана

Хайтам А. Саид и Джеймс У. Ли

Широко распространенное уравнение митчелловской протонной движущей силы недавно было пересмотрено с гипотезой локализации протонов-электростатики, которая впервые успешно проливает свет на 30-летнюю энергетическую головоломку синтеза АТФ в алкалофильных бактериях. Чтобы продемонстрировать фундаментальное поведение локализованных протонов в чистой системе вода-мембрана-вода в отношении недавно выведенного уравнения pmf, избыточные протоны и избыточные гидроксильные анионы были получены с использованием системы электролиза воды «открытого контура», и их распределение было проверено с использованием алюминиевой мембраны, чувствительной к протонам. Пленка, чувствительная к протонам, помещенная на границу раздела мембрана-вода, показала драматическую локализованную протонную активность, в то время как пленка, помещенная в объемную водную фазу, не показала избыточной протонной активности в течение всего эксперимента. Эти наблюдения явно совпадают с предсказанием гипотезы локализации протонов-электростатики о том, что избыточные протоны не остаются в объемной водной фазе; они локализуются на границе раздела вода-мембрана способом, аналогичным поведению избыточных электронов в проводнике. Это открытие имеет значение не только для науки биоэнергетики, но и для фундаментального понимания важности воды для жизни, поскольку она служит проводником протонов для передачи энергии в живых организмах.