Vl 4 rotatorische Motoren(F0F1-ATPase)

Question 1

Was ist die ATP-Synthase? Wo befindet sie sich?

Answer 1

• Transmembranprotein in der inneren Membran der Mitochondrien
• F0-Teil befindet sich in der inneren Mitochondrienmembran
• F1-Teil in Mitochondrialer Matrix
• Funktion in der Atemkette-> nutzt den durch die Atemkette aufgebauten Protonengradienten um ATP zu synthetisieren
• kann auch als ATP-verbrauchende Protonenpumpe fungieren

Question 2

Was sind die Funktionen der einzelnen Komplexe der ATP-Synthase?

Answer 2

Der wasserlösliche Komplex F1 katalysiert die Bildung von ATP.
Der wasserunlösliche, in eine Membran eingebaute Komplex F0 transportiert Protonen.

Question 3

Wie nutzt die ATP-Synthase den Protonengradienten?

Answer 3

• Protonen aus intermembranraum dringen durch Protonenhalbkanäle(a-Untereinheit) in F0-Teil ein und binden an einen Ring von c-Untereinheiten mit Protonierungsstellen(Glu oder Asp), rotieren 360° und verlassen den Komplex über anderen Halbkanal in die Matrix
• Drehmoment, der im F0-Motor generiert wurde wird über die Gamma-untereinheit transferriert

Question 4

Wie kann die Drehbewegung der F0F1-ATPase visualisiert und untersucht werden?

Answer 4

• F1-Teil über Histidin-Tags an eine Oberfläche
• Aktin Filament über Streptavidin an F0F1-ATPase gekoppelt und floureszenzmakiert
• Floureszenz-Mikroskop
• oder Bead wird über Streptavidin an F1-Teil gekoppelt-> optische Falle-> Kraft des Drehmoments kann gemessen werden

Question 5

Was lässt sich über die Rotation des F1-Teils sagen?

Answer 5

• Rotationsgeschwindigkeit nicht konstant

- keine gleichmäßige Bewegung-> gequantelte Gradzahlen 120° Schritte

Question 6

Wie wird ATP synthetisiert in der ATPase?

Answer 6

-Membranpotetial treibt Nockenwelle(gamma teil) an
-alle 4 Protonen die an Protonierungsstelle Bidung
-β-Teil des F1 Teils katalytisch aktiv-> ADP und Pi binden
->γ-Teil dreht sich 120° -> ADP und Pi werden mechanisch zusammengepresst zu ATP ->γ Dreht sich wieder 120° -> β-Teil verliert ATP-Affinität->γ Dreht sich wieder 120°->
β-Teil affin für ADP und Pi

Question 7

Bewegt sich der α3β3-Teil des F1 Komplexes?

Answer 7

-nein er wird durch die beiden b und die δ-Untereinheit daran gehindert sich mit γ-Teil zu rotieren

Question 8

Was hat es mit der Na+-ATPase auf sich?

Answer 8

• Na+-Gradient wird genutzt

- Spezifizität für Natrium über Struktur von Halbkanälen(Ladungen Aminosäuren)

Question 9

Was ist die Protonenmotorische kraft? Wovon ist sie abhängig?

Answer 9

-energiereiche ungleiche Verteilung von Protonen
-zwei Komponenten: chemischer und elektrischer Gradient
->chemischer: pH-Gradienten
->elektrischer: durch positive Ladung der ungleichmäßig verteilten Protonen
->beide Gradienten treiben ATP-Synthese an
beschrieben durch:
protonenmotorische Kraft(Δp)=chemishcer Gradient(ΔpH)+elektrischer Gradient(Δψ=meist -60mV)

Question 10

Weiteres Beispiel für einen Rotationsmotor?kurz erläutern

Answer 10

• Flagellum eines Bakteriums

- auch durch PMF betrieben