Um modelo cinético elementar de acoplamento energético em membranas biológicas

O objectivo deste trabalho é contribuir para a compreensão das propriedades cinéticas fundamentais dos processos de acoplamento energético em membranas biológicas. Para isso, consideramos um modelo de um microorganismo que, em sua membrana plasmática, expressa duas enzimas eletrogênicas (E1 e E2) transportando o mesmo cátion monovalente C e caminhos eletrodifusivos para C e para um ânion monovalente A. E1 (E2) casais transportam C à reação S1↔P1 (S2↔P2). Desenvolvemos um modelo matemático que descreve a taxa de variação da diferença de potencial elétrico através da membrana, das concentrações internas de C e A, e das concentrações de S2 e P2. As enzimas são incorporadas através de modelos cinéticos de dois estados; os fluxos iônicos passivos são representados por formulações clássicas de eletrodifusão. O volume do microorganismo é mantido constante por dispositivos reguladores acessórios. O modelo é utilizado para estudos estacionários e dinâmicos para o caso de bactérias empregando o gradiente eletroquímico do Na+ como intermediário energético. Entre outras conclusões, os resultados mostram que o potencial da membrana representa o intermediário cinético relevante para o acoplamento global entre a reação doadora de energia S1↔P1 e a síntese de S2.