En elementär kinetisk modell för energikoppling i biologiska membran

Syftet med detta arbete är att bidra till förståelsen av de grundläggande kinetiska egenskaperna hos processerna för energikoppling i biologiska membran. För detta betraktar vi en modell av en mikroorganism som i sitt plasmamembran uttrycker två elektrogena enzymer (E1 och E2) som transporterar samma monovalenta katjon C och elektrodiffusiva banor för C och för en monovalent anjon A. E1 (E2) kopplar transporten C till reaktionen S1↔P1 (S2↔P2). Vi utvecklade en matematisk modell som beskriver förändringshastigheten för den elektriska potentialskillnaden över membranet, för de interna koncentrationerna av C och A samt för koncentrationerna av S2 och P2. Enzymerna införlivas via kinetiska modeller med två tillstånd; de passiva jonflödena representeras av klassiska formuleringar av elektrodiffusion. Mikroorganismens volym hålls konstant med hjälp av kompletterande regleringsanordningar. Modellen används för stationära och dynamiska studier av bakterier som använder den elektrokemiska gradienten av Na+ som energimedel. Bland andra slutsatser visar resultaten att membranpotentialen utgör den relevanta kinetiska intermediären för den övergripande kopplingen mellan energidonatorreaktionen S1↔P1 och syntesen av S2.