生物电流在人体扮演的角色十分多元,小至不受意识控制的心跳、肠胃蠕动、消化液的分泌,大至可由自我意识控制的四肢肌肉运动,都受到生物电流的控制,我们今天将深入探讨,生物电流在细胞内能量来源:ATP的合成方式中,扮演什么样的角色。

粒线体是提供制造 ATP的主要场所,又称细胞的发电厂

粒线体(Mitochondria) 存在于所有生物的细胞体内,是提供制造 ATP (三磷酸腺苷) 的主要场所,细胞在进行新陈代谢的能量来源,因此粒线体又被称之为细胞的发电厂

在1960年代,一位英国的科学家由粒线体里成功的萃取出ATP合成酶,来年Peter Mitchell提出化学渗透假说(Chemiosmotic hypothesis)来解释ATP 合成的机制,主要是在说明ATP 合成酶会利用粒线体内褶膜两侧氢离子浓度差异所产生的电位差能量来合成ATP:外侧离子浓度高、内侧离子浓度低,当离子由高浓度往低浓度移动,流经内褶膜上的ATP合成酶,就会驱使ATP分子的合成。

 

ATP 合成酶会利用粒线体内褶膜两侧氢离子浓度差异所产生的电位差能量来合成ATP

到了1990年代美国生化学家波亦尔(Paul D. Boyer)又再进一步提出「改变酵素结合能力机制(Binding change mechanism)」来说明ATP合成酶合成ATP的过程。

ATP合成酶主要存在于粒线体和叶绿体内,其中粒线体能转化葡萄糖氧化所释出的能量,产生大量ATP供细胞使用,在生命现象的表现上有着举足轻重的地,更是其中的灵魂角色。

以下的影片进一步详细的说明ATP 合成酶如何利用内外膜电位差的能量,以类似水流推动水车方式转动 ATP 合成酶的FO部位,并带动F1,F1有如ATP的制造机,随着F0的旋转,将ADP (二磷酸腺苷)+Pi(磷酸根)合成ATP。

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