跨膜能量转换 Q 循环机制的建模

Q 循环机制在将氧化还原能量转换为跨生物膜质子电化学梯度能量的过程中起着重要作用。该机制内置的分叉电子转移反应可回收一个电子，从而使每有一个电子移向高电势氧化还原链，就能转运两个质子。我们研究了一个模拟植物和蓝藻 bf 复合体在铁氧还蛋白依赖的循环电子流状态下的人工系统中 Q 循环机制的动力学模型。利用凝聚态物理方法，我们推导出一组主方程，并描述了复合体中电子和质子转移反应的时间序列。我们找到了在膜正侧电子路径分叉自然发生、无需任何额外门控的能量条件。对于合理的参数值，我们表明该系统平均每电子能够转运超过 1.8 个质子，热力学效率约为 32% 或更高。