oxidative Phosphorylyrierung Flashcards
Definieren Sie den Begriff Oxidative Phosphorylierung.
Dies ist der Prozess in welchem ATP hergestellt wird, wobei dies durch den Transfer von Elektronen aus NADH oder FADH2 an O2 über eine Serie von unterschiedlichen Elektronencarriern innerhalb der Mitochondrienmembran angetrieben wird.
Skizzieren Sie den Aufbau eines Mitochondriums und zeigen Sie die Orte auf, an denen Oxidative Phosphorylierung und Citratzyklus stattfinden.
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.
Was ist die gegenwärtig vorherrschende Lehrmeinung für die Anwesenheit von Mitochondrien in eukaryotischen Zellen? Was sind Argumente dafür?
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.
Beschreiben Sie den Weg, wie Elektronen ausgehend vom FADH2 die Elektronentransportkette betreten.
Succinatdehydrogenase, welche FADH2 herstellt, ist Bestandteil des Succinat-Q-Reduktase- Komplexes. Das FADH2 verlässt den Komplex nicht, transferiert seine Elektronen zum Eisen- Schwefel-Zentrum des Komplexes und schließlich auf Q.
Erklären Sie warum weniger ATP aus der Reoxidation von FADH2 als aus NADH resultiert.
Komplex II ist keine Protonenpumpe. Wenn Elektronen vom FADH2 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.
Geben Sie die ausgeglichene Reaktionsgleichung für die Nettoreaktion, die von Q-Cytochrom- C-Oxidoreductase katalysiert wird, an.
QH2 +2 CytCox + 2H+matrix ⇔ Q + 2 CytCred + 4 H+cytosol
Diskutieren Sie die Evolution des Cytochrom-C-Proteins.
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.
Welche Rolle spielen die Protonen in der ATP Synthese durch die FoF1-ATP-Synthase?
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.
Wie funktioniert das Glycerin-3-Phosphat-Shuttle?
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 an FAD der Glycerin-3-Phosphat-Dehydrogenase, die in der inneren Membran lokalisiert ist. Das FADH2 überträgt die Elektronen schließlich auf Q.
Wie wird Oxalacetat im Malat-Aspartat-Shuttle regeneriert, da ja kein Transporter für Oxalacetat durch die innere Membran existiert?
Im inneren des Mitochondriums wird Malat mit Hilfe der Malat-Dehydrogenase zu Oxalessigsäure (OAA, oxalacetic acid) umgesetzt. Das OAA wird zu Aspartat umgesetzt, welches aus dem Mitochondrium transportiert werden kann. Dort kann das Aspartat zu Oxalacetat konvertiert werden. Die Aspartat-Oxalacetet-Reaktionen benötigen Glutamat und α–Ketoglutarat.
Wie wird die Oxidative Phosphorylierung reguliert?
Nur wenn ADP zur simultanen Phosphorylierung zu ATP vorhanden ist, können die Elektronen fließen. Deshalb läuft die Synthase von ATP nur ab, wenn die ADP-Konzentrationen hoch sind. Dies wird als Akzeptorkontrolle bezeichnet.
