Протонный насос

Протонный насос — интегральный мембранный белок, осуществляющий перемещение протонов через мембрану клетки, митохондрии или другого внутриклеточного компартмента.

Функции

В процессе клеточного дыхания протонные насосы забирают протоны из матрикса и выпускают их во внутреннюю полость. Эти запертые внутри органеллы протоны формируют градиент как pH, так и электрического заряда и создают электрохимический потенциал, который служит запасом энергии для клетки.

Сама клеточная мембрана при этом уподобляется плотине на реке, не пуская протоны обратно в матрикс. Поскольку насос прокачивает протоны против градиента, эта работа требует затрат энергии. Важно отметить, что сам насос не создаёт энергию. Он переводит энергию, полученную из какого-то источника, в потенциальную энергию электрохимического градиента.

Разнообразие

Протонные насосы у человека

В человеческих митохондриях работа протонных насосов осуществляется за счет электронтранспортной цепи. Например, перемещение протонов оксидазой цитохрома с происходит за счет электронов цитохрома c. На протонной АТФазе плазматической мембраны, а также у трансмембранной АТФазы других клеточных мембран транспорт протонов осуществляется за счет гидролиза АТФ.

АТФ-синтаза FoF1, применяемая в митохондриях, напротив, обычно переносит протоны через мембрану из области высокой в область низкой концентрации, используя энергию, выделяющуюся при этом переносе, для синтеза АТФ. Для обеспечения прохождения протонов через внутреннюю мембрану в ней временно открывается протонный канал.

Протонные насосы у других организмов

У бактерий, а также у немитохондриальных органелл, производящих АТФ, энергия, используемая для переноса протонов, добывается в электронтранспортной цепи или путём фотосинтеза.

АТФ-лигаза CF1, примененная в хлоропластах растений соответствует человеческой АТФ-синтазе FoF1.

Бактериородопсин — фотосинтетический пигмент, который используют археи, особенно галобактерии.