穿梭介导的线粒体内膜质子泵送

穿梭辅助的电荷转移对于将食物电子高效转化为呼吸链中的质子至关重要，这一过程存在于动物细胞和细菌中。呼吸链由嵌入线粒体内膜的四个金属蛋白复合物（I-IV）组成。其中三个复合物利用食物电子的能量将质子泵送过膜。尽管进行了广泛的生物化学和生物物理学研究，但这种质子泵送的物理机制仍未被充分理解。在此，我们提出了一个与呼吸链第二循环相关的电子驱动质子泵的纳米机电模型，其中脂溶性泛醌分子在复合物 I 和复合物 III 之间穿梭，携带两个电子和两个质子。我们表明，电子的能量可以通过穿梭体上电子与质子之间的静电相互作用转化为跨膜质子电势梯度。我们发现该系统既可以作为质子泵运行，也可以在反向模式下作为电子泵运行。对于具有不同粘度的膜，我们证明上坡质子电流在体温 $T \approx 37 ^{\circ}$C 附近达到峰值。