VL 17 Assimilation des Schwefels und Phosphors Flashcards
Schwefel in verschiedenen anorganischen Formen
Aufnahmeform: Sulfat, die am stärksten oxidierte Form
muss reduziert werden
Schwefelkreislauf
Sulfat kann von Pflanzen aufgenommen werden, kann durch Bakterien aufgenommen werden
Schwefeldioxidemissionen
Funktionen von Schwefel
-Sulfidbrücken zw Cysteinen
-Teil der Eisen-Schwefel- Cluster in der photosyntehtischen und mitochondrialen ETK
-Teil der kat. Zentren vieler Enzyme und Coenzyme (bsp Thiamin)
- Teil von sekund. Pflanzenstoffen
Funktion der Phytochelanine und Glutathion
werden in Vakuole gebildet und sind Indikatoren für Metallstress
binden Schwermetalle in Seitengruppen
Glutathion sind Polymersierungen der Phyt.: üben Funktionen bei der Redoxkontrolle und Entgiftungsreaktionen aus
Schwefelmangel
Chlorosen bei jungen Blättern -> reduzierte PS Leistung -> reduziertes Wachstum
S Aufnahme - Affinitäten
- hoch affine Aufnahme: von H+- SO4 Co Transporter katalysiert
- niedrig affines System: an der Plasmamembran in Blattzellen
S Assimilation in Wurzeln und Blättern
-Aufnahme in die Wurzeln mit Symporter: aktiver Transport (“high- Affinity”)
- in den Wurzeln oder Transport im Xylem
-Aufnahme in Blattzellen mit Symporter (“low- affinity”, auch aktiver Transport)
-Speicherung in Vakuolen möglich
Sekundär Transporter, H+ wird davor transportiert, ATPasen werden gebraucht
S Assimilation Generell und Kosten
2 Wege: in 2 versch Kompartiment: Cytosol oder Plastiden
muss reduziert werden
Kosten: SO4 +ATP +8 e- + 8 H+ -» S+ 4 H2O + AMP +P
Der Sulfatstoffwechsel des Blattes (Reduktion des Sulfats zum Sulfit=Schwefelwasserstoff)
Redoxpotential des Substratpaares
SO4(2-/SO32-zu hoch (im Chloroplasten)
1. Aktivierung des Sulfats
-> Zur Absenkung der Potentialdifferenz zum
Sulfit, um Sulfat zu reduzieren
( mit ) ATP-Sulfurylase: unter ATP wird Sulfat an Nukleotid gebunden
-> APS (AMP-Sulfat)
-> Pyrophosphatase: (Pyrophosphat wird abgespalten und in Autophosphat zerlegt)
- APS-Reduktase
- Reduktion
- hydrolytische Freisetzung von Sulfit (SO3) + AMP
Sulfat -> Sulfit: Enzyme
mit Glutation- abh. APS Reduktase:
- hat eine Reduktase- & Sulfotransferase Aktivität
- die e- zur Reduktion des Sulfats stammen von NADPH (das reduziert Glutathion)
-Expression des APS Reduktase Gens wird unter S- Mangel induziert
Sulfit -> Sulfid: Enzym und zsmHang zur Nitritreduktase
katalysiert von Sulfitreduktase
-strukturelle Ähnlichkeit zur Nitritreduktase:
Ferredoxin als e- Quelle und 2 Kofaktoren:
- Enzym ist ein Sirohäm mit Fe Cluster
- Sulfitreduktase hat schwache Nitritreduktase Aktivität
- e-kommen vom PS I (versorgt FD mit e-)
- 6 e- nötig
Regulation: transkriütionell und post translational
Assimilation von Sulfid in Cystein
in 2 Schritten:
1. Serin wird acetyliert
(Serinacetyltransferase) & dadurch aktiviert:
Acetyl-CoA wird auf Serin übertragen
2 Cystein wird gebildet (O- Acetylserinthiolyase):
Acetat wird durch red. Schwefel ausgetauscht => Cystein als Produkt
Was ist Cystein-Synthase Komplex?
Serin-Acetyltransferase
+ Acetylserin-Lyase = Cystein-Synthase Komplex
Regulation des Cystein Synthase Complexes
Kein SO 4(2-) -> OAS akkumuliert -> CS fällt auseinander bei Sulfatmangel
-> keine weitere Umsetzung und Bildung von Cystein
O-Acetylserin ist der Sensor, der die S Aufnahme und Assimilation bestimmt
Ganzer Weg der Sulfatassimilation
- Aufnahme des Sulfats durch Zellen
- Aktivierung des Sulfats durch ATP : zwischenprodukt APS
- APS wird reduziert mit Glutathion (e- Spender) -> Sulfit als zwischenprodukt
- Sulfit wird reduziert mit Ferredoxin aus PS I
- Cysteinsynthase aus Serinacetyltransferase (SAT) und O-Acetylserinthiollyase (OAS -TL)
