14 VL - Vectorial Catlysis

Question 1

auf welchen Gradienten hat vektorielle Katalyse auswirkung?

Answer 1

Diffusion

Question 2

Curie-Prigogine Principle? Nenne zwei Beispiele

Answer 2

Ein skalarar Prozess wird mit einem vektoriellen Prozess verbunden

ATP-Hydrolyse im Cytosol + Ionenfluss über die Membran

Biologischer Photorezeptor:
Protein mit Licht-sensiblem organischem Molekül (Chromophor) –> Photon absorption leads to a chemical or electrical signal

Question 3

Was gewährleistet, dass ATP-Hydrolyse und Ca-Transport gekoppelt sind?

Answer 3

die Alternierung von chemischen und vektoriellen Prozessen

Question 4

Was ist vektorielle Katalyse?

Answer 4

Der gerichtete Fluss von Teil-Substraten oder -Produkten

Question 5

Was mach Bakteriorhodopsin?

Answer 5

• Einfangen von Lichtenergie
• Transport von Protonen gegen Elektro- und Ionengradienten
• Durch elektrochemischen Gradienten können chemische Prozesse angetrieben werden z.B. Synthese von ATP über F0F1-ATP Synthase

Question 6

Was ist das grundlegende Prinzip von Bakteriorhodopsin?

Answer 6

Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie für zelluläre Prozesse

Question 7

Was ist das Chromphor von Rhodopsin?

Answer 7

Retinal

Question 8

Wie ist Retinal in das Protein integriert?

Answer 8

ist an die Seitenkette eines Lysins des Proteins gebunden via einer retinal Schiff base (RSB)

Question 9

Was für ein Molekül ist Retinal und was bestimmt die Farbe?

Answer 9

vitamin A-aldehyde

Die Verteilung der positiven Ladung in der C-Kette

Question 10

Wie viele Protonen transportiert Bakteriorhodopsin pro Photon?

Answer 10

1 Proton/Photon

Question 11

Wie schnell erfolgen Lichtabsorption und Isomerisierung vom Chromophor von Bakteriorhodopsin?

Answer 11

Lichtabsorption: < 10^–15 s

Isomerisierung: < 10^-12 s

Question 12

Was bewirkt den Transport von Protonen in Photozyklus von Retinal?

Answer 12

S0 zu S1 führt zur Verschiebung des pK_a

–> dies führt zum Wandern von Protonen innerhalb des Proteins auf der H+-Akzeptorseite (extern) und der Donorseite (intern)

Question 13

Was sind treibende Kräfte von RSB-Isomerisierung und H+-Transfer im Vergleich zur Elektronentransfer bei der Photosynthese?

Answer 13

RSB-Isomerisierung: Ladungsumverteilung innerhalb des Proteins

H+-Transfer: Änderung des pKa , Lichtabsorption

Photosynthese: Änderung des Redoxpotentials treibt Elektronentransfer an

Question 14

Die Schritte des Protonentransports im Bakteriorhodopsin

Answer 14

0. PHOTON ABSORPTION
1. retinal isomerization with pK-change of the RSB of more than 7 log units
2. H+ transfer to the first acceptor Asp85 (A1)
3. H+ release from the second acceptor Glu204 (A2) into the extracellular medium, after rotation of Arg82.
4. reprotonation (conversion to H+ bound state) of the Schiff base by the H+-Donor Asp96 (D1)
5. reprotonation of D1
6. H+ transfer from Asp85 to Glu204 (from A1 to A2)

Steps 1 and 4 are the chemical half-steps in the vectorial catalysis

Question 15

Wodurch wird der Protonentransfer im Bakteriorhodopsin vermittelt? Aus welchen AS besteht dabei der “essential proton bonding network”?

Answer 15

Änderung des pKa
Lichtabsorption

Asp85
Asp212
Tyr57
Arg82

Question 16

Warum muss der Protonentransfer durch “aktives Wasser” vermittelt werden?

Answer 16

Weil der Abstand zwischen RSB und A1 zu groß ist

RSB –> Wasser402 –> A1 –> Wasser401 –> Glu204

Question 17

Wann wird ein Proton aus Bakteriorhodopsin ins Zellinnere freigelassen?

Answer 17

Bei der Bildung des M-Intermediats (M410) (Photozyklus)

Question 18

Woraus setzt sich der “BR water movement mechanism” zusammen?

Answer 18

• transient water chain
• isomerization
• Arginine movement

Question 19

Was sind die drei wichtigen grundliegenden Prozesse im H+-Transfer im BR?

Answer 19

pKa-changes,
H+ reorganization,
conformational changes