Биоэнергетика: открытый доступ

Абстрактный

Гипотеза протон-электростатики для локализованной биоэнергетики протонного сопряжения

Джеймс Вейфу Ли

Согласно гипотезе локализации протонов-электростатики, представленной в этой работе, протоны, введенные в тилакоид, могут быть электростатически локализованы на границе раздела вода-мембрана вдоль поверхности люмена. Эта гипотеза обеспечивает естественную основу для объяснения широкого спектра экспериментальных наблюдений в области биоэнергетики хлоропластов и других биологических систем, проводимых с 1960-х годов, включая давние хорошо охарактеризованные энергетические проблемы алкалофильных бактерий, таких как Bacillus firmus. Она также может помочь примирить элегантные научные наблюдения как эксперимента Дилли, так и обнаружения протонов нейтрально-красного тилакоида Юнге. Наш анализ показывает, что митчелловское представление о делокализованном связывании протонов с АТФ-синтазой может быть верным только при особых обстоятельствах, а именно, когда разность электрических потенциалов мембраны близка к нулю, а разница pH между объемными фазами становится доминирующим фактором. Протонное сопряжение в большинстве физиологических условий фотосинтеза, вероятно, происходит в смешанном состоянии протонной электростатической локализации избыточного заряда на поверхности мембраны и делокализации в объемной среде. Гипотеза протонно-электростатической локализации приводит к новому биоэнергетическому уравнению для движущей силы протона, которое может обеспечить единую структуру для понимания энергетики многих биологических систем.