Wie führt der Verlust des elektrochemischen Gradienten zur Wärmeerzeugung?

Soweit ich weiß, bietet die Entkopplung des Flusses von Protonen und ATP-Synthase einen Bypass für Protonen zwischen der äußeren und der inneren Membran der Mitochondrien, sodass die Protonen auf ihrem Weg zur ATP-Synthase nicht durch die ATP-Synthase gehen müssen Matrix. Ich sehe, wie es zu einem Verlust des elektrochemischen Gradienten führt. Aber warum entsteht Wärme?

Der gleiche Grund wie beim Kurzschließen einer Batterie :) Gleiches Prinzip, gleiche Wirkung.

Antworten (1)

Der Kommentar von ALiceD ist vollkommen wahr. (Obwohl in realen Fällen der Kurzschluss selten absolut ist, da im Kurzschlussdraht normalerweise ein gewisser endlicher Widerstand vorhanden ist.)

Sie können dies auf zwei Arten verstehen.

Intuitivstellt die Entkopplung einen Kanal bereit, durch den sich die Wasserstoffionen in Richtung ihres elektrochemischen Gradienten ohne Arbeit durch die Membran bewegen können. Daher kann die Energie, die es durch das Überwinden einer Potentialdifferenz gewinnt, als in kinetische Energie umgewandelt betrachtet werden, dh die Wasserstoffionen werden durch die Potentialdifferenz beschleunigt, wodurch sie an Geschwindigkeit gewinnen und sich daher mit einer höheren Geschwindigkeit als der Durchschnitt bewegen das letzte Fach. Dies führt zu verstärkten (und energetischeren) Kollisionen mit den umgebenden Molekülen, wodurch auch ihre kinetische Energie leicht erhöht wird, was letztendlich die durchschnittliche kinetische Energie erhöht, deren Maß Temperatur genannt wird. Wenn es gekoppelt wäre, hätten die Wasserstoffionen nicht die kinetische Energie gewonnen,

Streng genommen können Sie dies mit einigen chemischen Thermodynamiken zeigen, zu denen auch die Verwendung gehört Δ G Funktionen, μ Funktionen und einige verwandte thermodynamische Variablen. Lassen Sie es mich wissen, wenn Sie diese Erklärung wünschen. (obwohl ich Gefahr laufe, den Bezug zum mathematischen Aspekt der Thermodynamik verloren zu haben)

PS:- Während die thermodynamische Erklärung auch den Temperaturanstieg aufgrund des ausgelöschten Konzentrationsgradienten berücksichtigt, ist es mit dem ersteren Modell schwierig zu erklären. Sie können sich das vorstellen, da die Neutralisierung des Konzentrationsgradienten die Anzahl der Stöße pro Volumeneinheit (und Zeit) ändert und somit auch zur beobachteten Temperaturänderung beiträgt.

Die Art und Weise, wie Sie den Mechanismus erklärt haben, ist sehr schön +1
Vielen Dank für Ihre Antwort. Mit der intuitiven Herangehensweise bin ich im Moment recht zufrieden. Ich bin mir nicht sicher, ob ich in der Lage wäre, die strenge mathematische Erklärung an dieser Stelle vollständig zu verstehen, ich habe das Gefühl, dass ich zuerst etwas lesen muss.