9. Oxidative Phosphorylierung

Question 1

Dies ist der Ort an dem die oxidative Phosphorylierung in Eukaryoten stattfindet.

Answer 1

Mitochondrien

Question 2

Ein ATP-produzierender Prozess in dem anorganische Substanzen wie Sauerstoff als letzter Elektronenakzeptor dienen.

Answer 2

Atmung

Question 3

Die Permeabilität der äußeren mitochondriellen Membran besteht primär wegen dieser Substanzen.

Answer 3

Porine

Question 4

Dieser Elektronenträger ist ein Derivat von Chinonen und besitzt einen Isoprenoid-Arm.

Answer 4

Coenzym Q

Question 5

Dieses Enzym katalysiert die Reduktion von O2.

Answer 5

Cytochrom-c-Oxidase

Question 6

Diese prosthetische Gruppe findet sich in den Komplexen I, II und III des Elektronentransports.

Answer 6

Eisen-Schwefel-Cluster

Question 7

Dieses Enzym des Citratzyklus ist auch Bestandteil der Elektronentransport-Komplexe.

Answer 7

Succinat-Dehydrogenase

Question 8

Dies ist der Name der Hypothese, die von Peter Mitchell vorgeschlagen wurde, um die Kopplung der ATP-Synthese an den Elektronentransport zu erklären.

Answer 8

chemiosmotische Theorie

Question 9

Dies ist der Prozess durch den cytoplasmatisches NADH mit Hilfe des Elektronentransportsystems durch O2 reoxidiert werden kann

Answer 9

Malat-Aspartat-Shuttle

Question 10

Ein starkes Oxidationsmittel hat eine starke Tendenz Elektronen _____ (anzunehmen, abzugeben).

Answer 10

anzunehmen

Question 11

Im ersten Schritt der Katalyse durch den Komplex I werden zwei energiereiche Elektronen von NADH auf die prosthetische Gruppe _____ dieses Komplexes übertragen.

Answer 11

FMN

Question 12

Cytochrom ____ ist das einzige wasserlösliche Cytochrom der Elektronentransportkette.

Answer 12

c

Question 13

Cytochrom-c-Oxidase enthält zwei Häm-A-Gruppen und drei _____ -Ionen

Answer 13

Kupfer

Question 14

_____ trägt Elektronen vom Komplex III zum Komplex IV.

Answer 14

Cytochrom-c

Question 15

Der Transfer eines einzelnen Elektrons auf O2 führt zum reaktiven _____ Ion

Answer 15

Superoxid

Question 16

_______ ist ein molekularer Komplex in der inneren Mitochondrienmembran, der die Synthese von ATP durchführt.

Answer 16

F1F0 ATPase

Question 17

Als Teil des Glycerinphosphat-Shuttles benutzt die cytoplasmatische Glycerinphosphat-Dehydrogenase cytoplasmatisches NADH um _____ zu Glycerin-3-Phosphat zu reduzieren.

Answer 17

Dihydroxyacetonphosphat

Question 18

Welcher Gradiententyp ist kritisch für die ATP-Bildung durch die oxidative Phosphorylierung?

a. Natrium-Ionen
b. Chlorid-Ionen
c. Protonen
d. Kalium-Ionen
e. Keiner der genannten.

Answer 18

Protonen

Question 19

Wieviele ATP-Moleküle werden durch die oxidative Phosphorylierung im Vergleich zur Gesamtausbeute gewonnen, wenn Glucose vollständig zu CO2 und H2O oxidiert wird?

a. 12 von 30
b. 26 von 30
c. 26 von 32
d. 12 von 38
e. Keine der Genannten.

Answer 19

26 von 30

Question 20

Wählen Sie den korrekten Weg, den ein Elektronenpaar bei der Reise durch die Elektronentransportkette nimmt.

a. NADH → Komplex I → CoQ → Komplex III → Cyt C → Komplex IV → O2
b. FADH2 → Komplex I → CoQ → Komplex III → Cyt C → Komplex IV → O2
c. NADH → Komplex I → Komplex II → Komplex III → Cyt C → Komplex IV → O2
d. FADH2 → Komplex II → CoQ → Komplex III → Cyt C → Komplex IV → O2
e. A und D

Answer 20

A und D

Question 21

Welches der folgenden Moleküle nimmt weder an der Elektronentransportkette teil, noch ist es ein Bestandteil dieser?

a. Coenzym A
b. Nicht-Häm- und Eisen-Schwefel-Proteine
c. Coenzym Q
d. Cytochrom c1
e. NADH

Answer 21

Coenzym A

Question 22

Der Elektronenfluss über die Elektronentransportkette führt …

a. zum Transport von Protonen durch die innere Mitochondrienmembran von der Innenseite der Matrix in den Intermembranraum.
b. zum Transport von Protonen durch die innere Mitochondrienmembran vom Intermembranraum in die Matrix.
c. zur gekoppelten Synthese von GTP.
d. zu einem gefährlichen Ungleichgewicht von K+-Ionen an der Mitochondrienmembran.
e. zu keiner der Genannten.

Answer 22

zum Transport von Protonen durch die innere Mitochondrienmembran von der Innenseite der Matrix in den Intermembranraum.

Question 23

Coenzym Q wird auch bezeichnet als

a. NADH.
b. Oxidoreductase.
c. Ubiquinon.
d. alle der Genannten.
e. keine der Genannten.

Answer 23

Ubiquinon.

Question 24

Welcher der genannten Komplexe kann keine Protonen pumpen?

a. Komplex I
b. Komplex II
c. Komplex III
d. Komplex IV
e. Keiner der Genannten.

Answer 24

Komplex II

Question 25

In Proteinen komplexieren diese Aminosäuren typischerweise Eisen-Schwefel-Cluster.

a. Gly
b. Arg
c. Cys
d. Alle der Genannten.
e. Keine der Genannten.

Answer 25

Cys

Question 26

Was ist ein Cytochrom?

a. ein Protein, das Elektronen transferiert und auch Häm als prosthetische Gruppe enthält
b. ein Chloroplasten-Protein, das Elektronen transferiert und auch ein Eisen-Schwefel-Cluster als prosthetische Gruppe enthält
c. ein Protein das ATP pumpt und auch Eisen enthält
d. alle der Genannten
e. keines der Genannten

Answer 26

ein Protein, das Elektronen transferiert und auch Häm als prosthetische Gruppe enthält

Question 27

In Rieske-Zentren wird der Eisen-Schwefel-Cluster von der/den Aminosäure/n _______ koordiniert.

a. His
b. Cys
c. His und Cys
d. Cys und Met
e. keine der Genannten

Answer 27

His

Question 28

Welches ist die Reaktion der ATP-Synthase?

a. AMP^3- + 2 HPO4^2- + H^+ ↔ ATP^4- + H2O
b. ADP^3- + HPO4^2- + H^+ ↔ ATP^4- + H2O
c. ADP^3- + HPO4^2- + 2H^+ ↔ ATP^4- + H2O
d. AMP^3- + 2 HPO4^2- + 2H^+ ↔ ATP^4- + H2O
e. Keine der Genannten.

Answer 28

ADP^3- + HPO4^2- + H^+ ↔ ATP^4- + H2O

Question 29

Wie hoch ist die netto ATP-Ausbeute wenn ein cytoplasmatisches NADH von der Elektronentransportkette mit Hilfe des Glycerin-3-Phosphat-Shuttles reoxidiert wird?

a. 2.5
b. 1.5
c. 2.0
d. 1.0
e. Keines der Genannten.

Answer 29

1.5

Question 30

Im Malat-Aspartat-Shuttle werden Elektronen von NADH an ________ transferiert, um Malat zu produzieren.

a. Oxalacetat
b. Aspartat
c. Acetat
d. Glutamat
e. Keines der Genannten

Answer 30

Oxalacetat

Question 31

Definieren Sie den Begriff „Oxidative Phosphorylierung“.

Answer 31

Dies ist der Prozess in welchem ATP hergestellt wird, wobei er durch den Transfer von Elektronen aus NADH oder FADH2 an O2 über eine Serie von unterschiedlichen Elektronencarriern innerhalb der Mitochondrienmembran angetrieben wird.

Question 32

Skizzieren Sie den Aufbau eines Mitochondriums und zeigen Sie die Orte auf, an denen Oxidative Phosphorylierung und Citratzyklus stattfinden.

Answer 32

Die Skizze sollte die Gesamtstruktur und Beschriftung mit äußerer und innerer Membran, Intermembranraum, Matrix und Cristae beeinhalten. Der Großteil des Citratzyklus findet in der Matrix statt, wohingegen die Oxidative Phosphorylierung in der inneren Mitochondrienmembran abläuft.

Question 33

Was ist die gegenwärtig vorherrschende Lehrmeinung für die Anwesenheit von Mitochondrien in eukaryotischen Zellen? Was sind Argumente dafür?

Answer 33

Es wird angenommen, dass diese Organellen ein Resultat eines endosymbiontischen Ereignisses sind (Stichwort „Endosymbiontentheorie“). Der Aufbau der Mitochondrien stimmt mit dieser Theorie überein. Zusätzlich zeigen DNA-Sequenzanalysen der mtDNA, dass ein Vorgänger eines existierenden Bakteriums die Quelle für die bestehenden Mitochondrien sind.

Question 34

Beschreiben Sie den Weg, wie Elektronen ausgehend vom FADH2 die Elektronentransportkette betreten.

Answer 34

Succinat-Dehydrogenase, welche FADH_2 herstellt, ist Bestandteil des Succinat-Q-Reduktase-Komplexes. Das FADH_2 verlässt den Komplex nicht, transferiert seine Elektronen zum Eisen-Schwefel-Zentrum des Komplexes und schließlich auf Q.

Question 35

Erklären Sie warum weniger ATP aus der Reoxidation von FADH2 als aus NADH resultiert.

Answer 35

Komplex II ist keine Protonenpumpe. Wenn Elektronen vom FADH_2 zum Sauerstoff fließen, wie von Komplex II, III und IV katalysiert, werden weniger Protonen aus der Matrix gepumpt, im Vergleich zu NADH. Deshalb werden schlussendlich weniger ATP-Moleküle hergestellt.

Question 36

Geben Sie die ausgeglichene Reaktionsgleichung für die Nettoreaktion, die von Q-Cytochrom-c-Oxidoreductase katalysiert wird, an.

Answer 36

QH2 + 2 Cyt C_ox + 2 H^+_matrix → Q + 2 Cyt C_red + 4 H^+_cytosol

Question 37

Welches ist eine wichtige Schutzstrategie gegen die oxidative Schädigung durch reaktive Sauerstoff-Spezies (ROS)?

Answer 37

Superoxid-Dismutase konvertiert Superoxid-Radikale zu Peroxid und Sauerstoff (benötigt Protonen) und Katalase konvertiert Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff.

Question 38

Diskutieren Sie die Evolution des Cytochrom-c-Proteins.

Answer 38

Cytochrom c wurde in vielen verschiedenen Organismen mit mitochondrialen Atmungssystemen untersucht und zeigt nur sehr geringe Abweichungen. Cytochrom c aus vielen unterschiedlichen Organismen kann mit Cytochrom-c-Oxidase aus anderen Organismen reagieren, was die geringen strukturellen Unterschiede der Interaktionsflächen anzeigt. Die Aminosäuresequenzen der einzelnen Cytochrom-c-Proteine sind ähnlich und trotz einer Evolutionsdauer von Milliarden Jahren ist die Sequenz bei 25 % der Aminosäuren unverändert.

Question 39

Welche Rolle spielen die Protonen in der ATP-Synthese durch die FoF1-ATP-Synthase?

Answer 39

Der Protonengradient ist für die ATP-Synthese notwendig, da die Bindung eines Protons an das Enzym zu einer konformationellen Änderung führt, die das gebundene ATP freisetzt. Die Rolle des Protonengradienten liegt nicht darin ATP herzustellen, sondern es aus der Synthase freizusetzen.

Question 40

Was war der Beweis für die Rotation der ATP-Synthase während des Substratumsatzes?

Answer 40

Durch Benutzung der klonierten α3β3γ -Untereinheiten, wobei die β-Untereinheiten mit einem Histidinrest an eine mit Nickel-beschichtete Oberfläche gebunden wurde und einem weiteren Fluoreszenz-tag, der an die γ–Untereinheit gebunden wurde, konnte die Rotation durch Fluoreszenz-Mikroskopie beobachtet werden.

Question 41

Wie funktioniert das Glycerin-3-Phosphat-Shuttle?

Answer 41

Elektronen werden von NADH auf DHAP übertragen, um Glycerin-3-P herzustellen, eine Reaktion, die im Cytosol abläuft. Glycerin-3-P diffundiert durch die äußere mitochondrielle Membran und transferiert seine Elektronen auf FAD der Glycerin-3-Phosphat-Dehydrogenase, die in der inneren Membran lokalisiert ist. Das FADH_2 überträgt die Elektronen schließlich auf Q.

Question 42

Wie wird Oxalacetat im Malat-Aspartat-Shuttle regeneriert, da ja kein Transporter für Oxalacetat durch die innere Membran existiert?

Answer 42

Im Inneren des Mitochondriums wird Malat mit Hilfe der Malat-Dehydrogenase zu Oxalacetat umgesetzt. Das Oxalacetat wird zu Aspartat umgesetzt, welches aus dem Mitochondrium transportiert werden kann. Dort kann das Aspartat zu Oxalacetat konvertiert werden. Die Aspartat-Oxalacetat-Reaktionen benötigen Glutamat und α–Ketoglutarat.

Question 43

Wie wird die Oxidative Phosphorylierung reguliert?

Answer 43

Nur wenn ADP zur Phosphorylierung zu ATP vorhanden ist, können die Elektronen fließen. Deshalb läuft die Synthese von ATP nur ab, wenn die ADP-Konzentrationen hoch sind. Dies wird als „Akzeptorkontrolle“ bezeichnet.