Diskussion:Chemiosmotische Kopplung

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TaxonBot (Diskussion) 08:55, 23. Jul. 2015 (CEST)

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ATP-Sythase ist ein Transmembranprotein

Die ATP-Synthase ist nicht mit einem Transmembranprotein gekoppelt, sondern ist selbst ein Transmembranprotein, s. ATP-Synthase.--Biologos 21:22, 15. Jan. 2007 (CET)

Mit Transmembranprotein waren wohl Protonenpumpen gemeint. Ich habe mal den missverständlich Satz rausgenommen.--Hoffmeier 01:19, 16. Jan. 2007 (CET)

Dieser Abschnitt kann archiviert werden. Asw-hamburg (Diskussion) 16:46, 19. Jul. 2015 (CEST)

?

ist das das chemiosmotische modell??

--92.75.135.232 21:13, 10. Jan. 2010 (CET)

Ja. Nur ist das Wort "Modell" längst verkehrt. Es ist ein Grundprinzip, auf dem der Energiestoffwechsel nahezu aller Lebewesen beruht. Jeder Biochemiker, der mit Membran-Proteinen arbeitet, kalkuliert das elektro-chemische Potential der Membranen mit ein. Viele Protonenpunmpen und Protonenverbraucher (insbesondere die [ATP-Synthase]!) sind bis ins Detail molekular aufgeklärt. Dabei hat sich stets die Richtigkeit der "Mitchell-Hypothese" bestätigt. --Asw-hamburg (Diskussion) 15:31, 6. Mär. 2014 (CET)

Prinzip

„Prinzip“ („übergeordnete Gesetzmäßigkeit“) scheint mir nicht der beste Ausdruck zu sein. „Mechanismus“ würde mir besser gefallen. --EHaseler (Diskussion) 18:04, 23. Jul. 2015 (CEST)

Ich hab' Dich hier unten übersehen. Probier „Mechanismus“ einfach aus, oder vielleicht fällt jemandem was noch besseres ein? --Asw-hamburg (Diskussion) 20:06, 23. Jul. 2015 (CEST)

@EHaseler. Alles muss man selber machen..  :-) Ich habe "Prinzip" duch "Mechanismus" ersetzt, und es sieht toll aus. Mechanismus erinnert mich an ein tolles Buch von Peter Sykes.

Dieser Abschnitt kann archiviert werden. --Asw-hamburg (Diskussion) 01:12, 24. Jul. 2015 (CEST)

Zusammenführung und Ausbau

Hi EHaseler

erstmal Danke auch Dir für die bisherige Hilfe.

Die Arbeiten hier habe ich begonnen, indem ich neben ein paar Kleinigkeiten dem Artikel eine neue Gliederung verpasst habe. Sie weicht von meiner ersten Vorstellung in einem Punkt ab. Aufbau Membranpotenzial kommt vor energietisierte Membran. Das hat nicht nur eine gewisse Logik, sondern machte auch größere Verschiebungen entbehrlich. In der jetzigen Form dürften Leser hoffentlich auch nicht zu sehr konsterniert werden.

Erstmal brauche ich noch eine Auszeit und werde dann die im Sandkasten geprobten Veränderungen durchführen. Danach kommen die Redundanzen nach außen (ATP-Synthase etc.) dran und die Feinarbeiten. Gruß in den Süden--Asw-hamburg (Diskussion) 15:04, 23. Jul. 2015 (CEST)

@EHaseler. Eben habe ich den Baustellen-Hinweis entfernt. Request for Comment oder wohlwollende Edits. Bequellen mache ich später. Die letzte Grafik muss noch repariert werden etc.... Viel Spaß beim Lesen --Asw-hamburg (Diskussion) 19:48, 23. Jul. 2015 (CEST) (wieder mal in Zeitnot)

Dieser Abschnitt kann archiviert werden. Asw-hamburg (Diskussion) 12:33, 24. Jul. 2015 (CEST)

Grundprinzip

Die Energie des Gradienten wird bei der Diffusion der Protonen entsprechend ihrem Konzentrationsgefälle durch die ATP-Synthase genutzt, indem ADP phosphoryliert wird.

Diffusion beruht auf Brownscher Bewegung, damit könnte die Synthase sicher keine Arbeit verrichten - das Protein dürfte mehrere Konformationsänderungen durchlaufen - das hat Diffusion nichts zu tun. Wo ich gerade kleinlich bin, das Konzentrationtionsgefälle zwischen Aussen- und Innenseite der Membran ist diskontinuierlich und damit eben kein Gradient. Was überhaupt fehlt: Was hat das ganze mit Osmose zu tun? Von Quellen ist auch nicht zu finden. -- Burkhard 23:10, 3. Dez. 2007 (CET)

Als Osmose (gr. ὠσμός ōsmós „Eindringen“, „Stoß“, „Schub“, „Antrieb“) wird in den Naturwissenschaften 
der gerichtete Fluss von molekularen Teilchen durch eine selektiv- oder semipermeable Trennschicht bezeichnet.
 
--Asw-hamburg (Diskussion) 09:13, 18. Feb. 2014 (CET)

Danke fürs Zitieren, die Einleitung im Artikel Osmose stammt in wesentlichen Teilen von mir :-). Erwarten würde ich hier eine Erläuterung des Begriffs "chemiosmotische Kopplelung". (siehe weiter unten). --Burkhard (Diskussion) 20:23, 19. Feb. 2014 (CET)

Schau dir mal die Paper von Peter Mitchell an, insbesondere auch seinen Nobel-Vortrag. Gruß, --Hoffmeier 01:41, 4. Dez. 2007 (CET)

Sorry, Quellen sind klar da. Kritik an Diffusion bleibt, Transport durch Konformationsänderungen ist etwas anderes als einfache Diffusion.

In seiner Nobellecture erläutert Mitchell den Begriff chemiosmotic selbst nicht, er setzt ihn voraus. Einzig eine Textstelle: bringing together transport and metabolism läßt erahnen, wie Chemie und Osmose zusammengekommen sein könnten. Meine Frage Was hat das ganze mit Osmose zu tun? war nicht als Verneinung gemeint sondern vom Standpunkt des Lesers aus gedacht. Der erfährt aus diesem Artikel diesen Zusammenhang nämlich auch nicht.

chemi - es geht um Chemische Reaktionen. Was machen die?

osmo (griechisch) schieben, und zwar durch eine osmotische Barriere

--Asw-hamburg (Diskussion) 09:13, 18. Feb. 2014 (CET)

Verlauf elektrischer Größen beim Durchgang durch eine Membran und angrenzende Elektrolyte. Das Bild ändert sich nicht prinzipiell, wenn Ladungen berücksichtigt werden, die an der Membranoberfläche gebunden sind.

Schön dass Du auf die Artikeldiskussion hier gestoßen bist. Weniger schön, dass es mit dem Lesen hapert - nur so nebenbei - schau doch mal in die Versionsgeschichte von Osmose, danke also für die Blumen. Mir braucht Du also nichts zu erklären - es geht um den Artikel. Dessen Leser sollte erfahren, was es mit dieser seltsamen Bezeichnung auf sich hat - solch Hinweis fehlt nämlich noch immer. Falls Du dazu eine entsprechende Quelle hättest, z.B. Peter Mitchell (1961). "Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemi-osmotic type of mechanism". Nature 191 (4784): 144–148. wäre es schön, wenn Du das einarbeiten könntest. Gruß, --Burkhard (Diskussion) 20:23, 19. Feb. 2014 (CET)

Meine Kritik an Gradient ist zugegebenermaßen Haarspalterei, aber mathematisch ist ein Gradient kontinuierlich, das Konz.gefälle über eine Membran hat eindeutig Sprungcharakter. -- Burkhard 03:01, 4. Dez. 2007 (CET)

Die Dis. über "Gradient" ist m.E. entschieden, siehe Bild rechts aus Membranpotential. Der elektrische Gradient ist kontinuierlich.

Die Diskussion über "Diffusion" ist obsolet: (Versionsgeschichte 6. Dez. 2007‎ Drahkrub →‎ Grundprinzip: Umformuliert, Diffusion raus.) --16:41, 19. Jul. 2015 (CEST)

Wortwahl

Gradient: Da würfelst Du zwei unterschiedliche Dinge durcheinander: Das elektrische Potential ändert sich selbstverständlich kontinuierlich - die Protonenkonzentration aber sehr wohl sprunghaft - und zwar beim Durchqueren der Membran gleich zweimal. Was spricht dagegen, dass auch sprachlich sauber darzustellen? Gruß, --Burkhard (Diskussion) 19:16, 23. Jul. 2015 (CEST)

Strommast?

Da will ich Dir nicht widersprechen. (Ich frage aber gerne nochmal eine Freundin, die in PC promoviert hat, wie es mit dem pH-Wert in Kohlenwasserstoffen aussieht, und ab welcher Größenordnung man von einem Sprung sprechen muss.)

Ich möchte aber gar nicht, dass die H⁺-Konzentration isoliert betrachtet wird. Nach

ΔP = ΔΨ − Z × ΔpH

ist die PMF ΔP wohl ein Gradient, aber das ist komplett egal.

Das blöde Wort "Protonengradient" meint ΔP, ein Potential und eben nicht einen Gradienten. Und der bezieht sich auch nicht nur auf die Protonen, sondern auf die gesamte Spannung, die die PMF antreibt.

"Protonengradient" hat sich aber nunmal eingebürgert. Notfalls können wir's in «Tüddelchen» schreiben, aber umbenennen geht nicht. Ebenso ist es mit "Osmose". Der Begriff hat genau genommen hier genauso wenig zu suchen, wie bei der Erklärung der Energie eines Elektrolytkondensators. Im der Lemma-Def. habe ich deshalb "osmotisch" in in «Tüddelchen» geschrieben. Aber wegen der in die Zehntausende gehende Zahl von wiss. Artikeln können wir hier "Osmose" und "Protonengradient" nicht "richtig stellen".

Es geht aber nicht um sprachliche, sondern um begriffliche Sauberkeit. Hier muss Protonengradient so erklärt werden wie das sehr reale Phänomen, das die Leute damit meinen.

Nach vielen Jahren von Begriffsbestimmungen, die sich aus der Wortwahl "ableiten" (sieh Dir das an!), verstehe ich keinen Spaß mehr: Wie oft wurde den Italienern erklärt, dass caldo nicht warm sondern kalt bedeutet! Und noch immer verwendet man bedenkenlos das Wort Strommast, obwohl Strom nicht aus Mastbetrieben kommt, sondern aus der Steckdose!--Asw-hamburg (Diskussion) 02:54, 24. Jul. 2015 (CEST)

Festlegung

Ich bin den Artikel durchgegangen und habe gemerkt, dass ich mir einen Patzer erlaubt habe. Mal habe ich Protonengradient für ΔP, mal aber für ΔpH verwendet. Eine Formulierung habe ich geändert:

• "Der außerhalb dieser Membran liegende Raum hat eine höhere Konzentration von H+-Ionen als die innerhalb liegende Matrix. Daher stammt die Bezeichnung Protonengradient."

Das ist die Festlegung, die im Artikel durchgehalten werden muss:
Protonengradient meint ΔP.

Thema "Osmose". Ich hab's in Tüddelchen geschrieben, als Hinweis, wie Die Bezeichnung chemiosmotisch zustande gekommen ist. Aber ohne Tüddelchen ist die Lemma-Def. schlicht falsch.

Gerichtete Transportvorgänge durch Membranproteine gegen oder mit einem elektrischen Gradienten 
sind keine Osmose.

Die Lemma-Def. ist also noch zu bearbeiten. Die Tüddelchen baue ich erstmal wieder ein. --13:00, 24. Jul. 2015 (CEST)

Gut, dass du es so erklärt hast, ich hatte schon einen Diskussionsbeitrag als Entwurf geschrieben, in dem ich „Osmose“ in Frage gestellt habe. --EHaseler (Diskussion) 14:18, 24. Jul. 2015 (CEST)

Da sind wir uns ja wieder mal einig.

@Burkhard: bist Du auch damit einverstanden? Ist für Dich Chemiosmotische_Kopplung#Spannung_und_Energiegehalt_eines_Protonengradienten OK?

Lemma-Definition bei en:WP

"Hydrogen ions (protons) will diffuse from an area of high proton concentration to an area of lower proton concentration, and an electrochemical concentration gradient of protons across a membrane can be harnessed to make ATP. This process is related to osmosis, the diffusion of water across a membrane, which is why it is called chemiosmosis." (en:Chemiosmosis, Herv. von mir)

Ist das tauglich zur Erklärung, warum osmosis verwendet wird?--09:21, 27. Jul. 2015 (CEST)

ToDo-(Vorschläge) + Zitate

• "Messungen in verschiedenen Labors lassen darauf schließen, dass Mitochondrien bei einer aktiven Atmung eine protonenmotorische Kraft von etwa 220 mV an der inneren Membran entwickeln. In Säugermitochondrien entfallen ungefähr 80% der Freien Enthalpie von Delta P auf die Spannungskomponente, die restlichen 20% entsprechen dem Konzentrationsunterschied an Protonen (etwa 0,5 bis 1 pH-Einheiten Unterschied)."

Umstellung: "Energetisierung von Membranen" als Vorwort zu "Aufbau und Aufrechterhaltung des Membranpotenzials". Etwa so formulieren: transportieren die Ionen gegen die Kraft und fügen so der Membran chemiosm. Energie zu.

• Laura Preiss et al.:Alkaliphilic bacteria with impact on ... bioenergetics of ATP synthesis. Review 2015[1]

Nicht auf Protonen focussieren!

• Zusammenfassung: Larry Barton: Paradigm of Prokaryotic Bioenergetics (2005).
• Barbara Schoepp-Cothenet, Review 2013: "An overview of prominent types of electron transfer chains and of their characteristic electrochemical parameters is presented. We propose that basic thermodynamic considerations are able to rationalise the global molecular make-up and functioning of these chemiosmotic systems."
• Nicholls: Bioenergetics. Verständliche Biophysikalische Grundlagen. "Covering mitochondria, bacteria and chloroplasts, the fourth edition of Bioenergetics provides a clear and comprehensive account of the chemiosmotic theory and its many applications." (BMA Medical Book Awards 2014) Vereinfacht: Der Protonenstrom wird durch e^--Strom angetrieben.
• Wie anaerobe Bakterien und Archaeen Energie konservieren (Elektronenbifurkation)
• How did LUCA make a living? Chemiosmosis in the origin of life

Abb. 1 erledigtErledigt

Abb. 1.: (a) Chemische Reaktion. (b) Osmose und (c) Chemi­os­mo­tische Kopp­lung. Dicke Pfeile: Bewegung von Teil­chen durch die Membran. Dünne Pfeile: Stoff X wird in Y umgewandelt (räumlich un­gerichtet).

Die Abb. 1 verwirrt mehr als dass sie hilft. Zur Mitchell-Hypothese passt sie gar nicht, weil hier ja zuerst gegen den Gradienten ein Protonentransport stattfindet. Und wie bei der Osmose ein Transport in beiden Richtungen (Pfeile!) stattfinden soll, bleibt unklar. mfG --EHaseler (Diskussion) 20:48, 18. Aug. 2015 (CEST)

Hi EHaseler.

Zeichnung und Legende habe ich entsprechend Deiner Kritik umgebaut. Das transportirte Teilchen ist kein Proton, sondern nicht weiter definiert. (Es kann ja auch ein Na⁺ sein.) Ich denke, es gibt nun etwas weniger Verwirrung als vorher. In der Lemma-Def. war vorher ziemlich unglücklich die Rede von "quasi-osmotisch". Das hat sich nun durch die Abb.1 erübrigt, hoffe ich.

Die Legende zur Abb.1 hat noch eine zweite Funktion. Sie stellt klar, was die vielen Pfeile in den anderen Abbildungen bedeuten. Diese muss ich mir nochmal durchsehen, damit die Regel durchgehalten wird, dass schwarze Pfeile zeitliche Abläufe bedeuten, wohingegen farbige Pfeile räumliche Vektoren darstellen.

Gruß aus dem Hamburger Schietwetter --Asw-hamburg (Diskussion) 08:57, 19. Aug. 2015 (CEST)

Vielleicht wäre es sinnvoller, nicht gleich mehrere Sachverhalte in der Abb. darzustellen. Wenn a) (chemische Reaktion) und b) (Osmose) fehlen würden, könnte man das Prinzip der Kopplung leicht verstehen. In der Kombination der drei Sachverhalte sucht man unwillkürlich nach dem Zusammenhang von (a) und (b) und (c), der ja so wohl nicht gegeben ist. mfG --EHaseler (Diskussion) 09:19, 21. Aug. 2015 (CEST)

Du hast recht. Ich hatte probiert, sowas zu konstruieren wie

Chemie + Osmose = (?) Chemiosmose.

Das haut aber nicht hin. Chemiosmose und Osmose leiten sich zwar beide von (gr. ὠσμός ōsmós „Eindringen“, „Stoß“, „Schub“, „Antrieb“) ab. Bei beiden geht's um einen gerichteten Fluss. Damit enden aber die Gemeinsamkeiten.

Osmose. Wassermoleküle bewegen sich durch einen Membrankanal in das Cytosol, in dem mehr Stoffe als außen gelöst sind.

Abb 1 (neu). Chemiosmose. (a) Durch Kopplung der endergonen Reaktion X→Y an den elektrisch getriebenen Protonenfluss wird die Synthese von Y nach
      X + H⁺(außen) → Y + H⁺(innen)
ermöglicht.
(b) Die Rückreaktion kann die Energie für den H⁺-Transport nach außen liefern.

Osmose:

• ungeladene Moleküle (Wasser oder andere Lösemittel)
• selektiv- oder semipermeable Membran
• Triebkraft ist die Differenz der Lösungs-Enthalpie des oberen und unteren Kompartiments ΔH₂O

Chemiosmose:

• Ionen
• Membran ist nur (selektiv) permeabel, wenn die gekoppelte chemische Reaktion ablaufen kann.
• Triebkraft ist die elektrische Spannung ΔΨ plus die Konzentrationsdifferenz des Ion ΔH⁺

Soweit erstmal aus Hamburg. Ich bin noch immer davon überzeugt, dass ein Bild nötig ist. --Asw-hamburg (Diskussion) 18:23, 22. Aug. 2015 (CEST)

Um das allgemeine Prinzip zu verstehen ist die neue Abb. (a) sehr schön und m. E. völlig ausreichend. Für den Aufbau des Protonengradienten und die Regeneration des ATP dürfte die folgende Abb. (im Artikel, ohne Nummerierung) auch völlig ausreichen. mfG --EHaseler (Diskussion) 19:27, 22. Aug. 2015 (CEST)