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Lexikon der Biochemie: protonenmotorische Kraft

protonenmotorische Kraft, PMF (engl. proton motiv force), Protonengradient, ΔμH+, Δp, das Proton (H+), das der elektromotorischen Kraft (EMF, engl. electromotive force) äquivalent ist. Die Bezeichnung wurde von Mitchell in seiner chemiosmotischen Hypothese verwendet, um die "Kraft" des elektrochemischen Protonengradienten zu beschreiben, die über eine bestimmte energieübertragende Membran erzeugt wird, wenn Elektronen exergonisch durch die Elektronentransportkette von Mitochondrien (innere Membran), Chloroplasten (Thylakoidmembran) und Bakterien (Plasmamembran) fließen, und die dazu eingesetzt wird, die endergonische ATP-Synthase-(F0F1-Komplex-)katalysierte ATP-Bildung durch die Reaktion ADP + Pi → ATP + H2O anzutreiben. PMF wird technisch definiert als "die elektrochemische Potenzialdifferenz von Protonen zwischen zwei massiven Phasen, die durch eine Membran (in diesem Fall die energieübertragende Membran) getrennt sind", hat die Dimension Volt und kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:

PMF = [(2,303RT/F)·ΔpH] + ΔΨ (1)

dabei ist R = Gaskonstante = 8,314JK-1·mol-1; T = absolute Temperatur = 273,15 + °C; F = Faradaykonstante = 96.487C·mol-1; ΔpH = pHinnen – pHaußen (innen = innerhalb, außen = außerhalb des betreffenden Zellkompartiments); ΔΨ = elektrische Potenzialdifferenz (V) zwischen den beiden massiven Phasen, die durch die betreffende Membran getrennt werden, wobei die Außenseite positiver ist als die Innenseite (d.h. ΔΨ = Ψaußen – Ψinnen).

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