生体エネルギー学: オープンアクセス

概要

水-膜界面における局所的過剰プロトンの実験的実証

ハイサム・A・サイードとジェームズ・W・リー

広く用いられているミッチェルの陽子駆動力方程式は、最近、陽子静電気局在仮説によって改訂され、初めて、30年来の好アルカリ性細菌におけるATP合成のエネルギー的難問を解明することに成功した。新たに導かれた陽子静電気局在方程式に関連して、純水-膜-水システムにおける局在陽子の基本的な挙動を実証するために、「開回路」水電気分解システムを利用して過剰陽子と過剰ヒドロキシルアニオンを生成し、陽子感知アルミニウム膜を使用してそれらの分布を試験した。膜-水界面に配置された陽子感知フィルムは劇的な局在陽子活性を示したが、バルク水相に配置されたフィルムは、実験全体を通して過剰陽子活性を示さなかった。これらの観察結果は、過剰陽子は水バルク相に留まらないという陽子静電気局在仮説の予測と明らかに一致している。これらは、導体内の過剰電子の挙動に似た方法で、水と膜の界面に局在します。この発見は、生体エネルギー学の科学だけでなく、生体内でエネルギー変換を行うプロトン伝導体としての役割を果たす水の重要性を根本的に理解する上でも重要です。