细胞离子泵的信息热力学

二分随机热力学框架是分析复合系统内部热力学的强大工具。它已被用于研究不同分子机器（如 ATP 合酶）的组成部分。然而，尽管离子转运蛋白在功能上具有高度相似性，这种方法尚未被用于描述离子转运蛋白。在这里，我们研究了非平衡稳态下钠钾泵的二分热力学。通过在消耗 ATP 的子系统和离子转运子系统之间进行具有物理直观的划分，我们发现了可与其他分子机器相媲美的可观信息流，以及消耗 ATP 的子系统中的麦克斯韦妖行为。我们在包括神经元动作电位在内的范围内改变离子浓度和跨膜电压，并发现信息流在去极化过程中发生反转。