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<title>Protonengradient</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Protonengradient</span></h1>
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<p>Ein <b>Protonengradient</b> ist ein räumlicher oder zeitlicher Unterschied in der <a href="Konzentration_(Chemie)" title="Konzentration (Chemie)">Konzentration</a> von <a href="Proton_(Chemie)" title="Proton (Chemie)">Protonen</a>. Es ist der <a href="Konzentrationsgef%C3%A4lle" title="Konzentrationsgefälle">Konzentrationsunterschied</a> an Protonen, genauer an <a href="Hydratation" title="Hydratation">hydratisierten</a> H<sup>+</sup>-Ionen (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> oder <a href="Oxonium" title="Oxonium">Oxonium</a>), je Strecke oder Zeitspanne an einem bestimmten Punkt im Raum. Da der <a href="PH-Wert" title="PH-Wert">pH-Wert</a> als <a href="Logarithmus" title="Logarithmus">Logarithmus</a> der H<sup>+</sup>-Konzentration definiert ist, werden <b>Protonengradient</b> und <b><a href="PH-Wert" title="PH-Wert">pH</a>-<a href="Konzentrationsgef%C3%A4lle" title="Konzentrationsgefälle">Gradient</a></b> synonym gebraucht.
</p><p>Protonengradienten können über lange (z. B. zwischen <a href="Gew%C3%A4sser" title="Gewässer">Gewässern</a> unterschiedlichen pH-Werts)<sup id="cite_ref-DOI10.1007/BF01808177_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-DOI10.1007/BF01808177-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> oder über kurze Abstände (z. B. an <a href="Biomembran" title="Biomembran">Biomembranen</a>)<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> ausgedehnt sein. Ein sehr abrupter Konzentrationswechsel wird als <i>diskontinuierlicher Gradient</i> bezeichnet.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>
<p>Jedem <a href="Konzentrationsgef%C3%A4lle" title="Konzentrationsgefälle">Konzentrationsgefälle</a> entspricht ein Energiepotential <a href="Enthalpie" title="Enthalpie">ΔH</a>, das sich aus der Differenz der Lösungs-<a href="Enthalpie" title="Enthalpie">Enthalpien</a> bzw. der Steilheit eines <a href="Proton_(Chemie)" title="Proton (Chemie)">Proton</a>-Konzentrationsgefälles und im Falle von Protonengradienten auch aus der <a href="Neutralisation_(Chemie)" title="Neutralisation (Chemie)">Neutralisationsenergie</a> ergibt. Beim Konzentrationsausgleich zwischen den Bereichen unterschiedlichen pH-Werts wird Energie frei (exotherme Reaktion), die durch energetische Kopplung genutzt werden kann.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Biochemie">Biochemie</h2></div>
<p>An den Membranen von lebenden Zellen können pH-Gradienten gemessen werden. Nach der <a href="Chemiosmotische_Kopplung" title="Chemiosmotische Kopplung">Chemiosmotischen Theorie</a> folgt aus einem Protonengradienten ein elektrochemisches <a href="Membranpotenzial" class="mw-redirect" title="Membranpotenzial">Membranpotenzial</a>, das durch <a href="Chemiosmotische_Kopplung" title="Chemiosmotische Kopplung">chemiosmotische Kopplung</a> genutzt wird.
</p><p>Protonengradienten werden in der biochemischen Laborpraxis unter anderem bei der <a href="SDS-PAGE" title="SDS-PAGE">SDS-PAGE</a> zur Konzentrierung von <a href="Protein" title="Protein">Proteinen</a> in einem <a href="Polyacrylamid-Gelelektrophorese" title="Polyacrylamid-Gelelektrophorese">Polyacrylamidgel</a>, bei der <a href="Isoelektrische_Fokussierung" title="Isoelektrische Fokussierung">isoelektrischen Fokussierung</a>,<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> bei der <a href="Zentrifugation" class="mw-redirect" title="Zentrifugation">Zentrifugation</a>,<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> in der <a href="Ionenaustauschchromatographie" title="Ionenaustauschchromatographie">Ionenaustauschchromatographie</a><sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> und in der <a href="Affinit%C3%A4tschromatographie" title="Affinitätschromatographie">Affinitätschromatographie</a> verwendet.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>
<ul><li>Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: <i>Biochemie</i>. 6. Auflage. Elsevier Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5</li>
<li>David L. Nelson, Michael Cox: <i>Lehninger Biochemie</i>. 3. Auflage. Springer, Berlin u. a. O. 2001, ISBN 3-540-41813-X.</li>
<li>Gerhard Gottschalk: <i>Bacterial Metabolism</i>. 2. Auflage. Springer, New York u. a. O. 1988. ISBN 3-540-96153-4.</li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-DOI10.1007/BF01808177-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-DOI10.1007/BF01808177_1-0">↑</a></span> <span class="reference-text">John A. Baross, Sarah E. Hoffman: <i>Submarine hydrothermal vents and associated gradient environments as sites for the origin and evolution of life.</i> In: <i>Origins of Life and Evolution of the Biosphere.</i> 15, 1985, S. 327, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1007/BF01808177">10.1007/BF01808177</a></span>.</span>
</li>
<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">M. R. Gunner, M. Amin, X. Zhu, J. Lu: <i>Molecular mechanisms for generating transmembrane proton gradients.</i> In: <i><a href="Biochimica_et_Biophysica_Acta" title="Biochimica et Biophysica Acta">Biochimica et Biophysica Acta</a>.</i> Band 1827, Nummer 8–9, 2013 Aug-Sep, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220006-3002%22&key=cql">0006-3002</a></span></span>, S. 892–913, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2013.03.001">10.1016/j.bbabio.2013.03.001</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23507617?dopt=Abstract">PMID 23507617</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3714358/">PMC 3714358</a> (freier Volltext).</span>
</li>
<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Gerhard Richter: <i>Praktische Biochemie: Grundlagen und Techniken.</i> Georg Thieme Verlag, 2003. ISBN 9783131323811. S. 90.</span>
</li>
<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Pier Giorgio Righetti: <i>Immobilized pH Gradients: Theory and Methodology: Theory and Methodology. Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology.</i> Elsevier, 1990. ISBN 9780080858890.</span>
</li>
<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">W. Borchard, A. Straatmann: <i>Analytical Ultracentrifugation VI.</i> Band 119 von <i>Progress in Colloid and Polymer Science</i>. Springer, 2003. ISBN 9783540446729. S. 13.</span>
</li>
<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text">Shuichi Yamamoto, Kazahiro Nakanishi, Ryuichi Matsuno: <i>Ion-Exchange Chromatography of Proteins</i>. In: <i>Chromatographic Science Series.</i> CRC Press, 1988. ISBN 9780824779030. S. 284.</span>
</li>
<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text">Robert K. Scopes: <i>Protein Purification: Principles and Practice.</i> In: <i>Springer Advanced Texts in Chemistry</i>. Springer Science & Business Media, 1994. ISBN 9780387940724. S. 154, 155.</span>
</li>
</ol></div><!--htdig_noindex--><div><div class="zim-footer">
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