Valores de la Fuerza Protonmotriz determinados experimentalmente en diversos sistemas

Estos valores no son estrictamente comparables entre sí, ya que se han medido empleando diferentes métodos. Se considera la energía que se libera cuando entra un hidrogenión en el compartimento estudiado. (Salida: exterior del orgánulo o célula; llegada: interior)

K= 2,3.R.T/FA 25º C toma un valor de 59,09 mV/mol; a 37ºC su valor es de 61,47 mV/mol. 

1 Orgánulos subcelulares

  DpH -KDpH (mV)   DV (mV) DmH+ (mV)
Mitocondrias de hígado de rata 0,75 -46 -168 -213
Mitocondrias de acelga 0,2 -12 -150 -162
Mitocondrias de maíz 0,5 -30 -200 -230
Cloroplastos de acelga 3,5 -210 0 -210

 

 

 

 

 

 

Observe que en el caso de los cloroplastos la fuerza protonmotriz se debe exclusivamente a la diferencia de pH entre el estroma y el lumen del tilacoide. La membrana del tilacoide no mantiene una diferencia de potencial. En las mitocondrias, sin embargo, la fuerza protonmotriz tiene componentes tanto de carga como de pH.

 

2 Bacterias neutrófilas

pHe y pHi, valores del pH externo e interno, respectivamente

pHe pHi DpH -KDpH (mV)   DY (mV) DmH+
Thermus termophilus (70º) 7,5 7,5 0 0 -197 -197
Escherichia coli

(respirando)

6,0 7,6 1,6 -95 -95 -190
7,0 7,6 0,6 -36 -134 -170
8,0 7,8 -0,2 +12 -152 -140
E. coli

(fermentando)

7,0 7,5 0,5 -30 -122 -152
Staphylococus aureus 6,5 7,8 1,3 -77 -134 -211
S. aureus

(fermentando)

7,0 7,5 0,5 -30 -140 -170
Clostridium sp.

(anaerobiosis)

6,0 7,2 1,2 -71 -95 -166

Las bacterias ajustan bastante bien el valor de la fuerza protonmotriz, a pesar de que el pH del medio externo varía (y con ello el componente DpH), y a pesar de que obtengan su energía mediante respiración o mediante fermentación (en este caso, la cadena respiratoria de transporte electrónico no es funcional, y la fuerza protonmotriz se crea mediante el bombeo dependiente de ATP de H+ fuera de la célula)

3 Bacterias acidófilas

  pHe pHi DpH -KDpH (mV)   DY (mV) DmH+
Bacillus acidocaldarius 3 6,0 3 -171 +34 -137
Thiobacillus ferroxidans 1 6,7 5,7 -340 +70 -270
2 6,5 4,5 -266 +10 -256

Las bacterias acidófilas tienen el problema de evitar que su pH interno sea excesivamente ácido. Logrado esto, el gradiente de pH resultante es muy elevado, tanto que en estas bacterias el interior de la célula es positivo respecto al exterior (justo lo contrario de lo que sucede en mitocondrias y bacterias neutrófilas), oponiéndose a la entrada de hidrogeniones y evitando así valores excesivamente altos de la fuerza protonmotriz.

4 Bacterias alcalófilas

  pHe pHi DpH -KDpH (mV)   DY (mV) DmH+
Bacillus firmus 11 9,4 -1,6 +95 -145 -50
Bacillus alcalophilus 10,5 9,5 1 +60 -140 -80

El problema de las bacterias alcalófilas es justamente el opuesto al que se enfrentan las acidófilas. Aunque estas bacterias están adaptadas a tener un pH interno extremadamente alcalino, aún así la concentración de hidrogeniones en el interior del citosol puede llegar a ser mucho mayor que en el medio externo, por lo que no tiene sentido intentar crear una fuerza protonmotriz por el sistema habitual de bombear hidrogeniones fuera. En estos casos se sustituye el H+ por el ión Na+, que es el ión que se bombea al exterior por la cadena de transporte electrónico, y que se emplea para producir ATP mediante una ATPsintetasa F específica para el sodio.