Het enzym 3Na/2K-ATPase is een virtuele water pomp

Het enzym 3Na/2K-ATPase is een virtuele water pomp
January 30, 2011
Running title: Logisch positivisme en de dupe van mimicry
Jan Bijman
Abstract
a
Het enzym 3Na/2 K-ATPase (a) is alomtegenwoordig in biologische
membranen van zoogdieren. Primair genereert het enzym virtueel
watertransport met als afgeleide daarvan zout- en/of water en zouttransport. Het enzym wekt in lipiden een virtuele capacitieve stroom
op door 10x reductie van de water redoxpotentiaal (810mV), en tegelijkertijd een 10x virtuele toename in capaciteitstroom (10x105C).
Deze virtuele capaciteit/stroom identiteitsverandering maakt biologische informatie-uitwisseling (energie, 3ngramNaCl/ngramH) met
een tijds-constante van 1sec per molH2O over grote afstand mogelijk.
De stroom/capaciteits membraan zorgt echter ook voor feedback van
elke spanning of stroom waarmee biologische transport wordt
onderzocht (patch clamp, micro-electrode, MRI). Het uiteindelijke
doel van het onderzoek, het 'Ding op zich', blijft dan buiten schot*.
Introductie
ΔV NaCl
C-
+
ATP
3Na
2K
H+
ADP
1/3C -
+
ΔH
ΔV H 2O+NaCl
b
in
sweat
duct
A
D NaCl
C
ATP
B
out
a H2O benodigd voor ATP splitsing bevat de tegengestelde energieën ΔH-bonding and capaciteit 1/3C
die door 3Na/2K-ATPase enzymkoppels uitgewisseld worden. Koppels zenden ΔH stroom, verpakt in
virtuele membraan capaciteit (gas) van B naar A, in
ruil voor virtuele proton capaciteit H, verpakt in ijs,
stromend van A to B. b Het daarbij ontstane virtuele di-electrisch vacuüm bevat voldoende informatie (ATP energy) om het transmembrane zouttransport van C naar D, of zout en water transport
van D naar C aan te drijven (a).
Het in membraanlipiden gelokaliseerde enzym 3Na/2K-ATPase*
wordt aangetroffen overal daar waar uitwisseling plaatsvindt tussen
het zelf en de buitenwereld. In die positie verplaatst het enzym
positieve stroom als zijnde negatieve capaciteit, en, nagenoeg
tegelijkertijd, negatieve capaciteit als zijnde positieve stroom (a). Het
enzym draait de wereld dus om, d.w.z. de sleutel tot de natuur zal men
niet buiten maar binnen het zelf moeten vinden*,*. Misschien verrassend ofschoon de niet rationele lading-verhouding
(1/3) op het enzym a priori al een logische enzymwerking uitsloot (a). Het enzym genereert en verbruikt daarentegen
ATP energie en daarom ligt een rol in adiabatische energieomzetting, d.w.z. scalaire informatie-uitwisseling, meer voor
de hand. In plaats van ATP te splitsen met H 2O zijn enzym-koppels A and B (b) dan in staat met ATP de in het dielectrische vacuüm van het H2O-molecuul verborgen energieën ΔH and C (a) als informatie virtueel tussen A and B in de
lipiden membraan uit te wisselen (a,b). ATP consumptie vindt dan plaats als er interferentie met gegeven substantie Y is.
Bijvoorbeeld met electroneutral NaCl zout dat de informatie die in het virtuele vacuüm (anti-ruimte) besloten ligt nodig
heeft om in een zweetafvoergang van C naar D door de membraan lipiden getransfigureerd te worden (b). Na++Clverandert dan van 3-D stroom in 3-D NaCl capaciteit*. 30 Jaar geleden vonden we dat genoemde zoutopname flowonafhankelijk wordt boven de 625nl/min (10nlH2O/sec bij een verversing van 1.8/sec), wat inhield dat zoutopname een
volledig membraan gestuurd proces moest zijn (sec/1nlH, c). 1ATP/sec genereert dan een virtueel warmte-vacuüm van
3ngNaCl/ngH. Helaas levert het ook de reageerbuisratio van 54molNaCl/18mmolH2O waaruit de ongelukkige suggestie is
voortgekomen dat een enzym electrogeen 3Na+Eq/s per ATP transporteert (waarbij Cl ook nog passief moet volgen, n.b.
door een lipide mebraan!). Dat zogenaamde electrogeen Na +-transport levert echter een Vmax van 11.5nEq/cm2.s (c),
tegen 15.3nEq/cm2.s voor Vmax van lipide-gebonden electroneutraal NaCl transport (d,q,r). Het reële electroneutrale
transport heet admittantie en de eraan gekoppelde perfusie onafhankelijkheid stelt enzym-koppels in staat informatie
over zeer grote afstand uit te wisselen (bijvoorbeeld in zenuwcellen), elkaar daarbij informerend over een aanstaande
enzym taak.
Resultaten
c
15
Jna (nEq/cm .sec)
2
11.5nEq/cm2 .s
(54mmole/s)
7.5
d
Perfusion (nl/min)
200
400
600
1500
0.054moleNa+
-9
=5.10 3Na/2K-ATPase's
6x18
-9
-9
11.5x10 /5.10 =log10/log(e)=ln(10)=2.3
-5
2
V
= 0.0471x10 x11.5=15.3nEq/cm .s
max
350nl
Het mechanisme waarmee biologische informatie-uitwisseling tot stand
komt voordat een taak wordt uitgevoerd heeft te maken met het 'kwantummechanische' transport van energie (informatie, e) in een rij H2O moleculen. De lengte van zo'n rij moleculen is onbepaald zolang het eerste H 2O
molecule in die rij geen energetische impuls ontvangt. Hier geven de
afwijkende watereigenschappen ons een klassiek-mechanisch antwoord op
Schrödinger's kwantum-mechanische kat*. Wij krijgen zelfs een notie van
c De electroneutrale NaCl opname door 3Na/2K-ATPase enzymen ((Jna) in geperfuseerde speekselafvoergangen (konijn) is flow-onafhankelijk vanaf 625nltr/min. d
Vmax stabiliseert bij een opname van 3000ngram (52mmolNaCl) per 1000ngramH
per cm2.sec (3NaCl/H.sec per ATP). De enzymdichtheid (zie p) en echte Vmax zijn
daardoor volledig gedefinieerd (zie q,r). Merk op dat het zouttransport logarithmisch door enzymen wordt versterkt (ducts: Ø300μm, length 5mm, oppervlak
0.047cm2, volume 350nl).
e Inductie*. Rij H2O moleculen net voor het krijgen van een ATP-warmte impuls
in A. Klassieke mechanica eist dat de rij niet beweegt en de op handen zijnde
volume toename (ijs!) in elke p moet daarom voorafgegaan worden door volume
afname (gas, warmte) door voortijdige terugkeer van de impact uit B f In dit
adiabatische proces wordt warmte virtueel getransporteerd als ΔH (18.10-12mtr)
stroom verpakt in H2O-capaciteit van B to A, en verzonden van A naar B door
capaciteit C met verpakte 108.10 -12mtr proton stroom. De lengte van de lijn is
onbepaald tot bijvoorbeeld een enzym in A een ATP warmte-impuls afgeeft. g
Een ander enzym in B reageert dan premature, 1 sec voor elke 3.10 5km lengte die
een impuls in A op het punt staat te veroorzaken, als veroorzaakt. h Als
afzonderlijke entiteiten geschieden respectievelijk verandering logaritmisch
(ΔH/H=1) en verplaatsing exponentieel (ΔV/V=1)*.
6.102 3H2O
e
A
f
p
B
6ΔH
ice
H
H
1/3C
gas
g 36/6x10 -23sec
C.10 -3cm3
x
C.cm2
sec
=
-12
2
18.10 .10 3.105km
de oneindigheid die zich met 1sec per molH 2O lijkt uit te breiden (h). Maar h ΔV = ln 10xΔH= 1/log(e) = 2.3 = ln10
belangrijk is het te zien dat 3Na/2K-ATPase enzym-koppels als virtuele
V
H
waterpomp kunnen fungeren in een rij watermoleculen. Zonder belasting
(interferentie) werken de enzymkoppels als pendule, als de proximale and distale enzymen adiabatisch energie
uitwisselen (f). Een ATP geactiveerd enzym in cel A (i) veroorzaakt d.m.v. inductie*,* een capacitieve stroom (warmte)
vanuit de distale cel met enzym B, vrijwel direct gevolgd door een stroom capaciteit (ijs) van A to B (j). De positieve
bonding-energie ΔH in A treedt daarbij op als string of als onbewogen
i
ΔH energy stored in gas
beweger*. ΔH laat zich nooit zien (i,j) omdat het enzym* actief is in een
A
gesloten gebied*, voor een niet interfererende 3-D toeschouwer lijkt daarom
alles stil te staan*. Formalisering van het enzym k (zie a), toont dat het distale
2K
- enzym de 4-D water redoxpotentiaal (810mV) 10x reduceert tot 81mV (81ml
virtueel gas), terwijl het proximale enzym in ijs Faraday's constante met een
3Na
ATP
factor 10 ophoogt (1moleH=106C, k). De waarde 81mV staat bekend als
j
membraan-potentiaal, die echte alleen manifest wordt in geval van interferentie
H energy stored in ice
door een 3-D waarnemer, normalerwijze wisselen enzymen slechts adiabatisch
A
energie uit. Een membraan-potentiaal van 81mV ontstaat als enzymen, die niet
als koppel actief zijn, capaciteit als stroom (identiteitsverandering) over de
3Na
ingangsimpedantie van een versterker sturen (feedback).
2K
Enzymkoppels zijn als virtuele waterpompen zeer veelzijdig. In epithelia met cellen
voorzien van Na+- en Cl- kanalen genereren ze admittantie van gedehydreerd zout (c). Bij gekoppelde site-specifieke
trage Na+-glucose- (jejunum) and gereguleerde 10-3x snellere Cl- (ileum) conductantie wordt de (electroneutrale)
admittantie van de enzymkoppels bepaald door glucoseopname en weinig water secretie. Tijdens cholera, weinig suiker
en zout, gaan de enzymkoppels zout rondpompen en puur water secreteren ten gevolge van de ontstane 3-voudige
(81/27, k) virtuele onderdruk (anti-space) in het lumen. Diezelfde virtuele
j
-0.1mtr 4 1 0.081ltr
onderdruk heeft isotone water en zout secretie tot gevolg in ducts met NaCl=
x
1/3H
10 105C/cm
admittantie tussen de cellen zoals in zweetklieren (m). Een ander activiteit van de
1 x 0.081ltr = 1ATP
enzymkoppels is de secretie van water en transmitter, en daaraan gekoppelde
opname van radicalen, in neuronen*. Of de zout en water opname in sferische
10 10 5C/cm
sec
organen zoals galblaas waar-van de cellen uitgerust zijn met anti-porters om de 4-D k
81ml
gas
27ml ice
naar 2-D capaciteitsflow te re-dirigeren (g). En verder moet de impedantie van niet
actieve enzymkoppels een factor 10 zijn groter dan de admittantie (k) van actieve
1/3H
enzymen. Al deze geleerde onwetendheid* zal hierna verder getoetst worden aan
H
de hand van het zout en water transport in exocriene klieren.
(
Zout en watersecretie, en enzym activiteit
2-D ice
27ml
)
3-D water
18ml
4-D gas
81ml
Zweetklieren (m, ezel*) zijn door ons 30 jaar geleden onder de microscoop
bestudeerd. Vmax van deze extreem kleine ducts is 1.8 nl/min (30mC/s) in afwezigheid van interstitieel NaCl (n). Theorie
(c,d) voorspelt dat de output stopt als de gecombineerde NaCl+mannitol (glucose equivalent) admittantie en de water
admittantie in de tight junctions tussen de cellen in evenwicht is. 1.nl/min is equivalent met een V max van 54mmolNaCl
(c) en het evenwicht is dan bereikt bij 810mOsm/ltr (30/2x54mOsm), als mannitol en NaCl elk 27mmol zijn in the
junctions (=270/10 and 540/20. De exponentiele 10x toename in mannitol+NaCl is evenredig met een 10x
logarithmische afname in de vloeistof admittantie. De helling van de lijn die de twee entiteiten met elkaar in verband
brengt is daarom 2.3 (1/log2.718 of ln10(c,h,n), wat laat zien dat de 3Na/2K-ATPase enzymkoppels inderdaad een
drievoudige virtuele water onderdruk kunnen generen (830/280=3, n) in het
m
lumen van de kliertjes. De proximale enzymen pompen eerst 560mOsm NaCl
Interstitial fluid
het lumen in, en vanaf dat moment pompen de distale enzymen mannitol tot
810mOsm*. Deze observatie ondersteunt het cholera model (zie boven) dat
81ml (Cl-4-D gas)
suggereert dat proximale en distale enzymen op verschillende snelheden
27ml Na+ 2-D ice
sweat
werkzaam kunnen zijn. Dus 3Na/2K-ATPase enzymen hebben als virtuele
waterpomp minder van doen met electriciteit dan met energie.
81/27=3
gland
Enzym activiteit en NaCl zoutopname
n
Sweat rate (nl/gland.min)
Zoutopname is door ons 33 jaar geleden bestudeerd in speekselducten van
1.5
Y=-2.2x+1.8
het konijn. Proximale en distale 3Na/2K-ATPase enzymkoppels genereren
r= 0.91
een 3-voudig virtueel vacuüm in deze afvoergangen (o), waardoor in the
lipid bilayer ongeveer 1nOsmol NaCl (58.44ngram-4.5ngramH2O) electro1.0 830
830 mOsm/l
neutraal uitgewisseld wordt tegen 1nlH (c,k). Deze zoutopname neemt af
=3
280
als Na+- of Cl- ionen uit de perfusievloeistof verwijderd worden waardoor
0.5
de afname een maat is voor de niet actieve enzymen die door ons met
NaCl mannitol
kortsluitstroom gemeten zijn (p). Actieve enzymen genereren admittantie
(3NaCl/H, c) in een volledig electroneutraal proces, en zijn dientengevolge
Bath osmolarity (mOsm) 800
ongevoelig voor kortsluitstroom. De inactieve enzymen evenwel wisselen
wel adiabatisch energie uit met lichtsnelheid c (g) en elke gemeten membraan potentiaal is daarom het resultaat van
enzym energie-feedback over de ingangsimpedantie van de meetversterker. Die ingangsimpedantie (1/C) wordt daarbij
door de enzymen geïnverteerd tot admittantie (C). Zoals voorspeld blijkt
de kortsluiting (c,k) van de niet actieve enzymen 10x meer energie te
o
NaCl
vergen dan enzymen die actief zijn in de zoutopname* (p). Merk op dat
81ml (Cl- 4-D gas)
sweat
sweat dit stroom-feedback systeem equivalent is met patch-clamp recording.
Dus voltage- of current clamp resultaten zijn te danken aan processen die
in
27ml (Na+ 2-D ice) out
niets met het 'ding op zich' van doen hebben. De notie verder dat 3Na-2KSweat duct
ATPase's virtueel als water pomp actief zijn d.m.v. van het koppelen van
NaCl
81/27=3
proximale- en distale enzymen is bevestigd met simpele enzymkinetiek
(q,r). Analyse van de NaCl opname laat zien dat die opname bepaald is door de proximale sodium(q) en distale chloride ® concentratie in the ducten. De V max is voor beide opnames gelijk, zoals verwacht (d), wat
nogmaals betekent dat de zoutopname electroneutraal is en niet electrogeen.
p
2
-3
Merk ook op dat de netto NaCl opname stopt (q), zoals verwacht (c,d), als Nain
5 Short circuit current x10 C/cm
kleiner is dan 18mmol (1/3x54mole/ 18=1).
4
Discussie
3
3Na/2K-ATPase enzymkoppels genereren adiabatisch een virtueel water 2 y=-9.7x+4.8
(r=1)
volume door ATP/ADP energie uitwisseling in the lipide membraan van
1
biologische cellen. Het water en zouttransport over deze lipidelaag gebruikt de
0.1
0.3
0.5
informatie (energie) uit deze anti2
-3
Busy enzymes
x10 C/cm .sec)
ruimte (di-electrisch vacuüm) om
q
2
J Na,Net (nEq/cm .sec)
NaCl en/of water van de ene naar de andere zijde van lipiden te
10 Vmax =15.4 nEq/cm2.s
transfigureren. Bij interferentie genereren de enzymen 3NaCl/H (c) per ATP
molecuul (pendule). Zo'n lipidelaag bevat dus ATP energie, die opgebruikt
wordt in geval van interferentie, bijvoorbeeld door NaCl (c,p,q). Deze
18
aanwezigheid van energie in de lipiden bilayer is dus de reden waarom
4
1/J Na,net
enzymen de energie terugkoppelen die onderzoekers bij hun
membraanonderzoek gebruiken. De enzymen inverteren de identiteit van
40
120 Na in
capaciteit
en
stroom.
Een
membraanpotentiaal
bestaat r
J Cl,Net (nEq/cm2.s)
normaal dus niet, cellen wisselen energie uit. En al naar gelang de manier
Vmax=15.2nEq/cm2.s
waarop proximale en distale enzymen energie uitwisselen 'meet' men dus een 12
constante membraan potentiaal, of spikes ergens tussen de 1 en 200kHz
(2/105C). Omdat distale enzymen als eerst reageren (i,j) is het interessant op te
merken dat die distale enzymen als het ware de toekomst produceren als
1/J Cl,net
zingevend kader. Dus de membraanpotentiaal schept voor de logisch positivist
4
een zingevend kader hoewel die potentiaal normalerwijze helemaal niet
bestaat. De facto gebruikt hij dus zijn toekomstige ervaring om zijn eigen
20
70 Cl in
zingevende realiteit te produceren*,*. Verder ontkent de logisch positivist ook
nog eens het bestaan van een anti-space. Zo'n wetenschapper is dus de dupe van zijn eigen mimicry. Nog
interessanter is het gebruik van MRI om de vrije wil te bestuderen. Eveneens hersencellen communiceren met het
rondpompen van energie, admittantie, en admittantie is een totaal elektro-neutraal fenomeen. Dus wat MRI juist acht
heeft niets te doen met het 'Ding an Sich'*. Deze wetenschappers worden dubbel bedrogen door hun zintuigen.
Zoetermeer 08 maart, 2011
www.janbijman.eu
www.bijman.info