生物電流在人體扮演的角色十分多元,小至不受意識控制的心跳、腸胃蠕動、消化液的分泌,大至可由自我意識控制的四肢肌肉運動,都受到生物電流的控制,我們今天將深入探討,生物電流在細胞內能量來源:ATP的合成方式中,扮演什麼樣的角色。

粒線體是提供製造 ATP的主要場所,又稱細胞的發電廠

粒線體(Mitochondria) 存在於所有生物的細胞體內,是提供製造 ATP (三磷酸腺苷) 的主要場所,細胞在進行新陳代謝的能量來源,因此粒線體又被稱之為細胞的發電廠

在1960年代,一位英國的科學家由粒線體裡成功的萃取出ATP合成酶,隔年Peter Mitchell提出化學滲透假說(Chemiosmotic hypothesis)來解釋ATP 合成的機制,主要是在說明ATP 合成酶會利用粒線體內褶膜兩側氫離子濃度差異所產生的電位差能量來合成ATP:外側離子濃度高、內側離子濃度低,當離子由高濃度往低濃度移動,流經內褶膜上的ATP合成酶,就會驅使ATP分子的合成。

ATP 合成酶會利用粒線體內褶膜兩側氫離子濃度差異所產生的電位差能量來合成ATP

到了1990年代美國生化學家波亦爾(Paul D. Boyer)又再進一步提出「改變酵素結合能力機制(Binding change mechanism)」來說明ATP合成酶合成ATP的過程。

ATP合成酶主要存在於粒線體和葉綠體內,其中粒線體能轉化葡萄糖氧化所釋出的能量,產生大量ATP供細胞使用,在生命現象的表現上有著舉足輕重的地位,更是其中的靈魂角色。

以下的影片進一步詳細的說明ATP 合成酶如何利用內外膜電位差的能量,以類似水流推動水車方式轉動 ATP 合成酶的FO部位,並帶動F1,F1有如ATP的製造機,隨著F0的旋轉,將ADP (二磷酸腺苷)+Pi(磷酸根)合成ATP。

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