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Biophysik > Photosystem II: fertig? (zsm) > Flashcards

Photosystem II: fertig? (zsm) Flashcards

1
Q

Oxygene Photosynthese (PS)

A

betrieben von Cyanobakterien, ALgen, Pflanzen

besitzt das einzige BC System: Wasseroxidation

PS-Prot-Komplexe in Membran eingebettet

2 Photosysteme (PS) - PSII + PSI

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2
Q

anoxygene phototrophe PS

A

betrieben von: [Reaktionszentrum (RZ)]
Purpurbakt., Grünen Bakt.(RZ Typ2)
Heliobakt., grünen Schwefelbakt. (RZ Typ1)

Heliobakt., grünen Schwefelbakt. (RZ Typ1)zyklischer Elektronentransfer (ET)

benötigt keine Reduktionsmittel

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3
Q

welche bakterien nutzen Typ2 RZ?

A

Purpurbakt., Grünen Bakt.

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4
Q

welche bakterien nutzen typ1 RZ?

A

Heliobakt., grünen Schwefelbakt

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5
Q

was macht man mit RNA.Sequenzen?

A

die verwandschaftsverhälnisse lebender organsimen bestimmen

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6
Q

wofür fungieren prot meistens?

A

als Enzyme in wässriger lsg

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7
Q

wazu dient die solubilisierung mit detergenzien?

A

Extraktion von Membranprot und Kristallisation

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8
Q

welche problem gibt es bei der kristallisation?

A

detergenz verhindert Prot-Prot-Kontakt

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9
Q

Kristallisation von Membranprot

A

Membran-Prot werden durch Detergenzien, die sich willkürlich andocken, aus der Membran gelöst (Solubilisierung)
-> Prot-detergenz-Komplex

3 Ausgänge:
Entstehung
1. eines 2D Kristalls (wichtig für elektronenMikroskopie)
2.mit zugefügten Lipide -> TypeI 3D Kristall (für kleine Prot)
3. TypII 3D Kristall -> Detergenz muss passen, schwierige Kristallisation

Rebecca: Bei 2D werden Lipide hinzugefügt, bei Typ I 3D die lipidic cubic Phase

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10
Q

Struktur des bakt RZ

A

3 UE (+ Cytc UE mit 4 Häm-Gruppen)

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11
Q

kofaktoren des bakt RZ

A 
4 BChl
2 Bakteriophäophytine BPheo (kein Mg2+)
1 Karotinoid
1 Fe2+
1 Menachinon (Vit K2, primäres Chinonn Qa)
1 Ubichinon (sek. Chinon Q2)
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12
Q

primäre e–Aktzeptoren

A

BChl, Menanoquione, Ubiquinone

(Vl PSII/F12

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13
Q

was ist das sek quinon?

A

ubiquinon

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14
Q

Photoreaktion (PR) in bakt RZ

A

S+ - Bpheo - Qa - Qb-

S+ (BChl special pair P865)
Qa: Menachinon
Qb: Ubiquinon

e- Lücke bei S+ wird mit e- aus Cytc aufgefüllt

dauer 10^-12 s

98-100% Effizienz

2 Photonen für die reduktion des Chinons in Qb bindestelle

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15
Q

Dauer der PR im bakt RZ

A

10^-12s

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16
Q

was ist schneller? vorwärts-ET oder reverser ET?

A

Vorwärts ET = 8x schneller als reverser ET

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17
Q

ETK und Q-Zyklus in PS-Bakterien

A
  1. Lichtabsorption P870: LT bis QH2 (redox aktiver Ast)
  2. QH2: gebunden an UE Cyt b (2Häm mol). QH2 wird ox. -> Qb-Bindetasche (BT)
  3. zweites QH2 -> Rieske-Fe-S-Prot: e-Abgabe über 2 Fe-2S-Cluster zu Cyt c1. ET zum mobilen Cyt c2 -> fehlendes e- zu P870+

2 QH2 + 2Cyt c1(ox) + 2h+ -> Q + 2cyt c1 (red) + 4H+

VLPSII/F15

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18
Q

PS-Apparat in Purpurbakt.

A

P870 wird durch lichtabsorption angeregt: P870*
-> P870+ (Standardredoxpot: +0,6 V auf -0.8V): 1e- -> BPheo -> Qa -> Q-Pool (Qb) -> Cyt bc1 -> Cyt c2 -> das e- gelangt zurück zum RZ

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19
Q

was bewirkt der e- Fluss durch den Cyt bc1 komplex im PSApparat der Purpurbakt?

A

bewirkt Protonenpumpen: Enstehen eines elektrochem. Pot. -> antrieb der ATP-Syntese

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20
Q

wo findet die PS statt?

A

Chloroplasten mit Thylakoidmembranen

Thylakoiden (Cyanobakt)

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21
Q

Was sind Grana?

A

Thylakoidstapel mit Stromqalamellen als Bindemembran

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22
Q

warum sind PSII und PSI räuml. getrennt?

A

PSI (P700) benötigt weniger Anregungsenergie als PSII (P870)

-> damit nicht sämtl E, die PSII mit Phycobilisomen einfängt, auf PSI übergeht

Rebecca: PS II wird mit 680 angeregt, Phycobilisomen nur bei Cyanobakterien

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23
Q

wo befindet sich das PSII

A

in MEmbranstapeln

24
Q

wo befindet sich das PSI

A

in Stromalamellen

25
Q

Phycobilisomen

A

Satellitenantennen an PSII von Cyanobakterien

26
Q

Thylakoidmembran Aufbau

A

Stroma
+FNR
PSII - cyt b6f - PSI- ATP-Synthase

Lumen

von Cyanobakterien

27
Q

Akzeptorseite des PSII

A

e-Aufnahme von PQ

28
Q

Donorseite des PSII

A

e- von Mn4Ca-Cluster abgegeben

29
Q

PSII Funktion

A
  1. Lichtanregung der Chl im RZ
  2. e- über 1Pheo von Qa zu Qb
  3. Füllen der e-Lücke am Chl mittels Tyrosin Yz vom Mn4Ca-Cluster abgezogen
  4. Lichtanregung: weiteres e- auf Qb, ein weiteres von Mn4Ca abgezogen
  5. 2facher ET auf Qb: Aufnahme von 2 H+
  6. PQH2 verlässt BT: ET auf Cyt b6f-Komplex
  7. leere Qb-BT: Neubesetzung mit PQ
  8. zwei weiter Zyklen -> oxidative Wasserspaltung: Freisetzung von O2 und 4H+ auf Donorseite
30
Q

wie viele lichtblitze gibt es pro reaktionszyklus und was geht damit einher?

A

4

Freisetzung von 1 Molekül O2

31
Q

wann erfolgt die erste O2 Freisetzung bei der PR und was bedeutet das

A

nach dem 3 Blitz.

-> Chloroplasten starten in einfach oxidiertem Zusatnd S1

32
Q

KOK-Zyklus

A

wasserspaltungsreaktion am Mn4Ca-Cluster

  1. angeregtes P680+ wird von Tyr_z reduziert
  2. Tyr_z+ holt e- vonn Mn4Ca-Cluster
  3. 4 Photonen werden absorbiert (4Mn -> oxidation zu Mn^(4+), hoche elektro+ Ladung)
  4. spontane Abgabe von 4e- von H2O

wichtig: pro Lichtbitz -> Mn wird einmal mehr oxidiert (von S1-S4)
unklar ob es diesen Zustand überhaupt gibt: S4 -> S0, unklar warum spontane Wasserspaltung hier statt findet

33
Q

E_m O2/H2O

A

810 mV

elektronenpositivste Reaktion der Natur

34
Q

WOC Bestandteile

A

Wasseroxidierender komplex

4 Mn
1 Ca(2+)
1 Cl-
Tyr_z
AS
35
Q

Röngenstrukturanalyse

A

Röngenquelle - Primärstrahl - Kristall - Streuung - Detektor

Cu-alpha-Strahlen
variable Wellenlänge

36
Q

Kofaktoren PSII

A 
35 Chl a
2 Pheophytine
3 Plastochinone (Qa,Qb,Qc)
2 Häm-Gruppen (Cytb559; Cytc550)
12 Karotinodie
mind 25 Lipide
2 Tyrosine (TyrZ;TyrD)
1 Nicht-Häm Eisen
Mn4Ca-Cluster
Bicarbonat
7 Detergenzmol (beta-DM): n-dodecyl-beta-maltoside
37
Q

Lichtsammelkomplexe in Cyanobakt. + Abs-Max

A

Phycobiline

gebunden

Abs.Max: 450-670 nm (Allophycocyanine)

38
Q

Lichtsammelkomplexe höherer Pflanzen + Abs-max

A

LHCI/LHCII

Abs.max: 670-680 nm (Chla/b und Karotinoide)

39
Q

Was beteudet Trichterprinzip in bezug auf RZ

A

RZ -> Energiefalle

40
Q

woraus besteht das PS?

A

Antennen + RZ

klare Trenung dazischen

41
Q

Roll der Cytochrome

A

unklar

42
Q

Funktion der Karotinoide

A

schneller ET/ExtinktionsTransfer durch kopplung miteinander

43
Q

wann ist sekundärer ET möglich

A

wenn der Mn4Ca Cluster abgebaut ist

44
Q

Pseudo-C2-Symmetrieachse

A

2 Äste:
Nicht-Häm_eisen zw Qa und Qb
Stabilisierung duch0 ET
Für H20 Spaltung nötig!!

nur 1 aktiver ast -> warum? unklar

45
Q

was findet am Mn4Ca-Cluster statt?

A

Wasserspaltung

46
Q

Grotthus Mechanismus, abhängig von was?

A

Domino-Effekt-Transfer:

  • Protonen und Hydroxid-Ionen “wandern” vermeintlich schneller in wässriger Lösung im elektrischen Feld als andere Ionen. Somit besitzen sie eine größere Leitfähigkeit als andere Ionen.
  • Kettenmechanismus: statt Protonen durch die Lösung zu transportieren, werden Bindungen und Wasserstoffbrückenbindungen gelöst und neu geknüpft. Dies ermöglicht, die Bindungen „umzuklappen“ und die Ladung sehr schnell weiterzugeben.
    Proton auf Wasser und “auf der anderen seite” wieder ab

abhängig von pKs werten (Protonenaufnhmefähigkeit)

47
Q

Was ist ein Chinon

A

Aromatische verbindung

48
Q

Welche Aufgabe übernimmt Cyt c bei der PS

A

reduziert das “special Pair” und stellt das neutrale sP wieder her

49
Q

Redoxpot: P680/P680+

A

1,1 eV

hat kein Interesse e- abzugeben

50
Q

Was ist bei der Messung mit einem Synchrotron wichtig?

A

N2-Kühlung!

Hohe Intensitäten
schmalle Wellenlängenveränderung
variable Wellenlänge
geringe Strahlendiffergenz

51
Q

Energietransfer im PSII

A

In einer Domäne sind Chl zusammengefasst -> ermöglichen Starke kopplung

Schichten sind durch Chl verbunden

auch zum RZ

52
Q

Warum erforscht man das PSII?

A
  • künstliche PS

- Produktion van H2 durch H2OSpaltung

53
Q

Cyanobakterien: was passiert im PSII

A

Lichteinfall

Wasserspaltung

54
Q

Cyanobakt: Was passiert im cyt b6 f

A

H+ Transport

55
Q

Cyanobakt: was passiert im PSI

A

Plastocyanin schleist e- ein

Weiterleitung der e- über ferrodoxin anFNR -> Belatung von NADP+

56
Q

Was sind die lichtsammelkomplexe der Cyanobakt?

A

Phycobiline

57
Q

Funktionen der Lipidmoleküle im PSII?

A 
Strukturelle Flexibilität
Austausch der D1 UE (D1 turnover)
Monomer-Monomer-WW
Auf/Abbau des Multi-UE PSII-Komlexes 
Einfluss auf die PQ/PQH2 Diffusin in/aus der Q_B/C Bindetasche

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