Protonpumpar

Protonpumpar är membranproteiner som aktivt transporter protoner (H+) över biologiska membran. Genom att flytta H+ mot koncentrations- eller elektrokemisk gradient skapas en sammanhängande protondriven kraft, kallad protonmotivkraft (PMF). PMF består av en protonkoncentrationsskillnad och en membranpotential och används direkt för att driva många energi- och transportprocesser i celler.

Energitillförseln varierar beroende på pumpens typ. Vissa protonpumpar arbetar genom ATP-hydrolys, exempelvis P‑typ H+-ATPaser som finns i plasma membran hos växter, svampar och många bakterier samt V‑typ ATPaser som pumpar protoner in i vakuoler, endosomer och andra inre membranområden. Andra pumpar utnyttjar energi från redoxreaktioner i elektrontransportkedjan, där protons successivt pumpas över membranet i mitochondrier eller i many bakterier, vilket bygger PMF som används av ATP-syntas. Det finns även H+-translokerande pyrofosfatases (H+-PPases) som använder pyrofosfat som energikälla och finns hos växter, alger och vissa bakterier.

Vanliga exempel på protonpumpar inkluderar P‑typ H+-ATPaserna i cellens plasmamembran, V‑ ATPaserna i vakuoler och endosomer, samt de respiratoriska pumparna i mitochondrierna (komplex I, III och IV) som tillsammans bidrar till PMF. I vissa organismer används dessa pumpar även för att reglera pH, stödja aktiv transport av näringsämnen och driva motordrift hos vissa bakterier.

Protonpumpar utgör en central del av cellernas energimetabolism och är avgörande för konvertering av kemisk energi till biologisk arbete. De är därför ofta mål för växtskyddsmedel, antimikrobiella strategier och studier av sjukdomsrelaterade energiprocesser.