An elementary kinetic model of energy coupling in biological membranes

Tämän työn tarkoituksena on myötävaikuttaa biologisissa kalvoissa tapahtuvien energiakytkentäprosessien kineettisten perusominaisuuksien ymmärtämiseen. Tätä varten tarkastelemme mallia mikro-organismista, joka ilmentää plasmakalvossaan kahta elektrogeenistä entsyymiä (E1 ja E2), jotka kuljettavat samaa monovalenttista kationia C ja C:n ja monovalenttisen anionin A:n elektrodiffusiivisia reittejä. E1 (E2) kytkee C:n kuljetuksen reaktioon S1↔P1 (S2↔P2). Kehitimme matemaattisen mallin, joka kuvaa kalvon yli kulkevan sähköisen potentiaalieron, C:n ja A:n sisäisten pitoisuuksien sekä S2:n ja P2:n pitoisuuksien muutosnopeutta. Entsyymit sisällytetään kahden tilan kineettisten mallien avulla; passiiviset ionivirrat esitetään klassisilla elektrodiffuusion muotoiluilla. Mikro-organismin tilavuus pidetään vakiona lisäsäätölaitteiden avulla. Mallia hyödynnetään stationaarisissa ja dynaamisissa tutkimuksissa sellaisten bakteerien tapauksessa, jotka käyttävät Na+:n sähkökemiallista gradienttia energeettisenä välituotteena. Muiden johtopäätösten ohella tulokset osoittavat, että kalvopotentiaali edustaa relevanttia kineettistä välituotetta energianluovutusreaktion S1↔P1 ja S2:n synteesin välisen kokonaiskytkennän kannalta.