電気化学的勾配
Campbell & Reece (2005). Biology. Pearson Benjamin Cummings. ISBN 978-0-8053-7146-8
Stephen T. Abedon, "Important words and concepts from Chapter 8, Campbell & Reece, 2002 (1/14/2005)", for Biology 113 at the Ohio State University
電気化学ポテンシャルは電気分析化学や、バッテリーや燃料電池などの産業的応用に重要である。電気化学ポテンシャルはポテンシャルエネルギーの多くの互換可能な形態のうちの1つである。
生物学的過程では、イオンが膜を越えて拡散または能動輸送される方向は電気化学勾配によって決定される。ミトコンドリアと葉緑体では、プロトン駆動力(proton motive force)と呼ばれる化学浸透ポテンシャルを形成するためにプロトン勾配が利用される。このポテンシャルエネルギーは、酸化的リン酸化や光リン酸化によるATP合成のために利用される。
電気化学的勾配は2つの要素から構成される。1つ目は電気的要素であり、脂質膜を挟んだ電荷の差によって生じる。2つ目は化学的要素であり、膜を挟んだイオン濃度の差によって生じる。これら2つの因子の組み合わせによって、膜を越えたイオンの移動の熱力学的に有利な方向が決定される。
電気化学的勾配は水力発電ダムの水圧に例えられる。膜内部のナトリウム-カリウムポンプなどの膜輸送体は、水のポテンシャルエネルギーを他の物理的・化学的エネルギーに変換するタービンに相当し、膜を通過するイオンはダムの下流に落ちる水に相当する。また、エネルギーを使って水を上流のダム湖へと汲み上げることができるのと同様に、細胞内の化学エネルギーを用いて電気化学的勾配を形成することができる。