En elementær kinetisk model for energikobling i biologiske membraner

Sigtet med dette arbejde er at bidrage til forståelsen af de grundlæggende kinetiske egenskaber ved processer for energikobling i biologiske membraner. Til dette formål betragter vi en model af en mikroorganisme, der i sin plasmamembran udtrykker to elektrogene enzymer (E1 og E2), der transporterer det samme monovalente kation C og elektrodiffusive baner for C og for en monovalent anion A. E1 (E2) kobler transport C til reaktionen S1↔P1 (S2↔P2). Vi udviklede en matematisk model, der beskriver ændringshastigheden af den elektriske potentialforskel over membranen, af de interne koncentrationer af C og A og af koncentrationerne af S2 og P2. Enzymerne er indarbejdet via kinetiske modeller med to tilstande; de passive ioniske strømme er repræsenteret ved klassiske formuleringer af elektrodiffusion. Mikroorganismens volumen holdes konstant ved hjælp af supplerende reguleringsanordninger. Modellen anvendes til stationære og dynamiske undersøgelser for bakterier, der anvender den elektrokemiske gradient af Na+ som energimellemprodukt. Blandt andre konklusioner viser resultaterne, at membranpotentialet udgør det relevante kinetiske mellemprodukt for den overordnede kobling mellem energidonoreaktionen S1↔P1 og syntesen af S2.