positives RedoxPot - > Stoff wirkt oxidierend - > will e- aufnehmen --> wird reduziert

negatives RedoxPot - > Stoff wirkt reduzierend - > will e- abgeben --> wird oxidiert

oxidative Phosphorylierung: fertig? Flashcards by Maximilian Vella

Def. Atmung/Respiration

Ein ATP-erzeugender Prozess, bei dem eine anorganische Verbindung (etwa O2) als letzter Elektronenakzeptor fungiert.
Der e–Donor kann eine anorgan (Pfl.,Bakt.) oder organ. Verbindung sein.

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Wo findet die ox. Phos. statt?

an der inneren Mitochondrienmebran

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Was wird während der ox. Phos. aufgebaut und genutzt?

protonenmotor. Kraft.

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Wodurch kommt es zur ox. Phos?

durch e–Transfer

e-Übertragungspot (von NADH und FADH2) -> Phosphophorylgruppenübertragungspot (von ATP)

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Redoxreaktionen

betrachten ein Redoxpaar und können in zwei Halbreaktionen zerlegt werden.
Die GGW-Lage wird ducrh das Redoxpotential bestimmt

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Art der Übertragung von RÄ

direkt als e-

als H/H-

Reaktion mit O2

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E°’ > 0

positives RedoxPot

> Stoff wirkt oxidierend
> will e- aufnehmen –> wird reduziert

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E°’ < 0

negatives RedoxPot

> Stoff wirkt reduzierend
> will e- abgeben –> wird oxidiert

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Elektronentransport

Entlang was?

Komplexe der ETK

e- von
NADH
-> NADH-Q-Oxidoreduktase: komplex I
und
von succinat-Q-reduktase (aus CZ): komplex II
-> Ubichinol (Q)
-> Q-cytochrom-c-oxidoreduktase: komplex III
-> Cyt c -> cytochrom-c-Oxidase: komplex IV
-> O2

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Komplex I

NADH-Q-Oxidoreduktase

NADH wird oxidiert, gibt’s e- an Ubichinon (Q) und reduziert dieses

NADH + Q + 5H+matrix -> NAD+ QH2 + 4H+ cytoplasma

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Komplex I

Struktur

NADH-Q-Oxidoreduktase

[4Fe4S]- zentrum -> kann 1 e-

Aufnahme/Abgabe

Größe > 900 kDa

Mehr als 46 Polypeptidketten

Mischkodierung: Zellkern + mitochondrium

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Ubichinon

Memrangebundener, mobiler e-carrier

SF (Folie 15!!!!)

Ubi: überall auftretend
Chinon: mebranständiger e- fänger

Isoprenyl-SK: Membran Anker

e- Aufnahme gekoppelt mit H+ Aufnahme

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Komplex II

Succinat-Q-Reductase (CZ) = succinat-DH

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Komplex III

Q-cytochrom c-oxidoreduktase = cytochrom-bc1-Komplex

QH2 + 2Cytc_ox + 2H+_matrix -> Q + 2Cytc_red +4H+_cytoplasma

Q-zyklus

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Vgl.

H+Tranfer

zw komplex I und Q

Und komplex III und cytc

Komplex III transportiert weniger H+ da weniger Energieabgabe durch e-Transfer

DeltaEnergie komI/Q: -320mV -> +30mV = 350mV

DeltaEnergie komIII/cytc: +30 mV -> +230mV = 200mV

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Q-cytochrom c-oxidoreduktase

Struktur

Komplex III
3 tetrapyrole: Häm c1, Häm b_L (low e-affinity), Häm b_H ( high e-Affinität)

Rieske-FeS-Zentrum

Transmebrankomplex aus quasi Parallelen Alpha helices

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Was sind cytochrome? Was beinhalten diese?

Farbstoffe (haben absorptionseigenschaften)mit Häm-kofaktor in der komplex III/IV

Folie 17

Gibt verschiedene ( kovalent gebunden/ nur durch WBB..unterschiedliche strukturen) mit unterschiedlichen Eigenschaften

Warum beihalten die komplexe der Atmungskette unterschiedliche metallhaltige kofaktoren?

Verschiede Kofaktoren haben unterschiedliche Redoxpotentiale

-> Bedarf an unterschiedlichen e-affinitäten, da kofaktoren e- aufnehmen/abgeben müssen

Q-zyklus

Q-cytochrom c-oxidoreduktase

Erste Hälfte des Q-Zyklus:
Erste QH2-Molekül wird oxidiert. Ein e-Affinität reduziert cytochrom-c
Ein e-Affinität reduziert Q zu Q-*

Zweites QH2-molekül wird oxidiert.
Ein e- reduziert weiteres cytochrom c.
Ein e- reduziert Q-* zu QH2

Komplex IV

Mechanismus

Cytochrom-c-Oxidase

4cyt c_red + 8H+_matrix+ + O2 -> 4Cyt c_ox + 2H20 + 4H+_cytoplasma
4 Protonen zur Reduktion von O2 aus dem matrixraum
-> chemische protonen

Zwei cyt-c-mol übertragen e- nacheinader, im Cu_B und Häm a3 zu red.
bilden PeroxidBrücke zw Häm und Cu_B aus
Addition von je 2 weiteren e- und H+ spaltet die Peroxid-Brücke
Addition von zwei weiteren H+ -> Freisetzung von H2O

hat auch HämKofaktor

Oxidoreduktase

Eins wird oxidiert, eins reduziert

Oxidase

e-Tranfer auf O2, entstehung von H2O

Oxigenase

Bauen O2 in organische Verbindungen

Cytochrom-c-Oxidase

Struktur

13 proteinuntereinheiten, 2 Häm Alpha Gruppen, zweikerniges Cu-A-Zentrum und Cu-B-Häm-a3-Zentrum

Molekulare Uhren Was, Warum?

AS -Substitutionen pro 100 AS-Resten entlang der Zeit aufgetragen Wie schnell entwickelt sich ein enzym Aussage über die Wichtigkeit eines proteins

Reduktion von Molekularem O2

O2 Superoxid (Radikal O2^-) Peroxid (O2^2-) 1. Hydroperoxid (HO2^-) Wasserstoffperoxid (H2O2) 2. O^2- + O^- -(+3H+)-> H2O + Hydroxylrad (-^OH) von Oxid (O^2-) + O^- 2 Oxid (2 O^2-) 2 Hydroxid (OH^-) Wasser H2=

Welche Anforderungen ergibt sich aus der reduktion des mol O2 an die Komplexe in Der Atmungskette?

O2-Radikale = tox, teil reduzierende Spezies - > dürfen nicht mit O reagieren - > dürfen e- nicht auf O übertragen

Dismutation

oft synonym mit Disproportionierung. Ein Mol wird durch Ox/Red in zwei unterschiedliche P umgewandelt zB 2 Cu^+ -> Cu^2+ und Cu^0

Superoxid Dismutase

2 O2^- + 2H+ O2 * H2O2 diffusionskontrolliert

Katalase

2 H2O2 O2 + H2O diffusionskontrolliert

Mit welchen enzymen kann man reaktive Sauerstoffspezies detoxifizieren?

Superoxid Dismutase | Katalase

Wie wandelt man die Energie aus e-Transfer um?

e-T koppelt an die Bildung kovalenter, energiereicher ZP mit hohem Phosphorylgruppenübertragungspot (PPGÜP) e-T koppelt an aufbau eines Prot-Grad (PG) an der inneren Mitochondrienmembran PMF -> Antrieb der ATP-Synthese

chemieosmot Hypothese

wenn e- durck AK fließen, werden Prot durch Membran gepumt PMF (deltap) = chem. Gradient (deltapH) + elektr Gradient (deltaE) -> beide gradienten treiben ATPSynthese Experiemente mit BRhodopsin -> lichtgetriebene ATPase -> Chemiosmot Theorie!

ATPase Mechnismus der beta UE

die 3 beta UE haben 3 verschiedene Konf: O(pen): bindet/dissoziiert AT/DP L(oose): stab. ADP + Pi T(higt): feste ATP-Bindung gamma UE rotiert 120° gegen Uhrzeigersinn -> Bindungswechsel durch induzierte Asymmetrie

ATP Kopplung von Protonenfluss und Rot. durch Halbkanäle

c-UE aus 10-14 Asparaginsäuren (polare TMD: ungewöhnlich) -> H+ kann binden! und a-UE mit cytoplasmat und Matrixhalbkanal -> H+ aus Intermembranraum diffundiert in cytoplasmat HK, wird gebunden -> Rotation im Uhrzeigersinn -> H+ in Matrix HK -> entalssen von H+ in Matrix -> usw

Wie viel H+ ist erforderlich um bei 10c UE 1 ATP zu erzeugen?

3,33 H+

Was kann man über die ATPase von Säugern sagen, die nur 8c UE besitzt?

arbeitet effizienter

Wo wird das meiste ATP gewonnen? bei welchem STwweg?

Atmungskontrolle

e- fließen nur bei bedarf an ATP von Brennstoffmol zu O2

für was wir die energie aus ProtG alles aufgewendet?

``` aktiver Transport e-Pot Wärmeerzeugung NADPH Synthese ATP Flagellenrot ```