Bioenergetik: Offener Zugang  

Abstrakt

Protonenelektrostatische Lokalisierung: Erklärung des bioenergetischen Rätsels bei alkalophilen Bakterien

James Weifu Lee

Das jahrzehntelange energetische Rätsel der alkalophilen Bakterien, wie sie ATP synthetisieren können, wurde nun mithilfe der Hypothese der Protonenelektrostatik-Lokalisierung erstmals eindeutig gelöst. Dies stellt einen bedeutenden Durchbruch im Verständnis der Bioenergetik durch Protonenkopplung gegenüber der mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Arbeit über die chemiosmotische Theorie von Peter Mitchell dar. Die weit verbreitete Mitchell-Gleichung der protonenmotorischen Kraft (pmf) in Lehrbüchern wurde nun erheblich überarbeitet. Die Verwendung der neu abgeleiteten Gleichung führt zu einem Gesamt-pmf-Wert (215–233 mV), der mehr als viermal höher ist als der aus der Mitchell-Gleichung für die bei einem pH-Wert von 10,5 wachsenden alkalophilen Bakterien berechnete Wert (44,3 mV). Dieser neu berechnete Wert reicht aus, um das beobachtete Phosphorylierungspotential ΔGp von −478 mV zu überwinden und ATP in den Bakterien zu synthetisieren, wodurch nun das 30 Jahre alte bioenergetische Rätsel erklärt werden kann. Diese Erkenntnis könnte nicht nur grundlegende Auswirkungen auf die Wissenschaft der Bioenergetik haben, sondern auch zum Verständnis der Bedeutung von Wasser für das Leben beitragen, nicht nur als Lösungsmittel und Substrat, sondern auch als Protonenleiter für die Energieübertragung durch Protonenkopplung.