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线粒体膜质子泵复合物I中的随机共振。

Stochastic resonance in a proton pumping Complex I of mitochondria membranes.

作者信息

Kaur D, Filonenko I, Mourokh L, Fendler C, Blick R H

机构信息

Department of Physics, Queens College of the City University of New York, Flushing, NY, 11367, USA.

Edgemont High School, Scarsdale, NY, 10583, USA.

出版信息

Sci Rep. 2017 Sep 29;7(1):12405. doi: 10.1038/s41598-017-12746-0.

DOI:10.1038/s41598-017-12746-0
PMID:28963519
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5622088/
Abstract

We make use of the physical mechanism of proton pumping in the so-called Complex I within mitochondria membranes. Our model is based on sequential charge transfer assisted by conformational changes which facilitate the indirect electron-proton coupling. The equations of motion for the proton operators are derived and solved numerically in combination with the phenomenological Langevin equation describing the periodic conformational changes. We show that with an appropriate set of parameters, protons can be transferred against an applied voltage. In addition, we demonstrate that only the joint action of the periodic energy modulation and thermal noise leads to efficient uphill proton transfer, being a manifestation of stochastic resonance.

摘要

我们利用线粒体膜中所谓的复合体I内质子泵浦的物理机制。我们的模型基于由构象变化辅助的顺序电荷转移,这种构象变化促进了间接的电子 - 质子耦合。推导了质子算符的运动方程,并结合描述周期性构象变化的唯象朗之万方程进行数值求解。我们表明,在适当的参数集下,质子可以逆着外加电压转移。此外,我们证明只有周期性能量调制和热噪声的联合作用才能导致高效的上坡质子转移,这是随机共振的一种表现。

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