VL 6 Inhalt Flashcards
Funktion der PS
ATP Synthese und NADPH Bildung für
weitere Stoffwechselprozesse
Energieumwandlung:
–Sonnenlicht →H+gradient →ATP
–H2O →Elektronentransport →NADPH
H2O als Elektronendonator
Welche Komplexe sind plastiden- und welche Kernkodiert?
die zentralen Proteine von PS II und cytb6/f sind plastidenkodiert
Light-Harvesting Komplexe, wie liegen sie vor?
in PSI: LHC als monomere
in PSII: LHC als Monomere und Trimere aus untersch Varianten des LHC
Position der LHC und Vorkommen
- membranständig mit 3 Transmembrandomänen
-weitere loops für Interaktionen im Stroma und Lumen - in den Kernkomplexen von PS i und PS II sind nur CHl a WICHTIG
Organisation des Photosystem II in der Thylakoidmembran
PS II= core Proteine+LHC
-Reaktionszentrumsproteine D1 und D2
-Core Proteine CP43 und CP47, Antennen um D1 und D2
-P680 das zentrale Reaktionszentrums-chlorophyll: ein Chl.-Paar (“special pair”).
-Die Quinone sind die finalen Elektronenakzeptoren des Reaktionszentrums des PS II-Typs
*Spiegelsymmetrie
*Im PSII auch der Wasserspaltungs-apparat: mit 4 Mn und 1 Ca in einem Komplex, der dem Wasser Elektronen entziehen kann (Wasser wird gespalten und oxidiert). PsbO (MSP) stabilisiert den Ca/Mn Komplex
Kofaktoren im PS II
35 Chla(CP43: 13 und CP47: 16 Chl, derRest, also je 3 Chl in D1/D2)
2 Phäophytine
2 Plastochinone
2 Häme
12 Carotenoide
mind. 25 Lipide
2 Tyrosine (TyrosinZ und TyrosinD)
1 nicht-hämEisen
Mn4Ca-Cluster
PSII Reaktionszentrum
- D1 & D2 = Core Reaktionszentrums Proteine
P680 = Prim. Reakt.Zentrums Chlorophyll
Carotinoide und ein weiteres Chl-Paar
2 Phäophytin (Chlorophyll ohne Mg+)
Plastoquinone (2 e-Akzeptoren - Core-Antennenkomplex mit Chlorophyll a (CP47 und CP43)
- Sauerstoff-erzeugender Proteinkomplex
Elektronentransportkette im PS II
Elektronentransportkette:
special pair aus 4 Chl (2 symm. gegenüber)
nur Chl D1 wird oxidiert -> e- an Pheopyhtin D1 -> e- an Quinon a&b an den Rand des Komplexes -> e- an mobile Carrier
kein Transport rechts
oxidierte Chl werden durch Tyrosinrest neutralisiert,
jetzt oxidiertes Tyrosin wird durch Oxidation des H2O am Mangancluster neutralisiert
Elektronentransfer im PSII - 2 Aspekte
1- Ladungstrennung im special pair durch Lichtenergie
2 -Oxidation des Wassers durch Neutralisierung des special pairs
Photosystem II Strukturmodell (vllt nicht so wichtig, geht noch mehr)
Schema des Wasser-Spaltung-Komplexes
4 Mn um1 Ca lokalisiert
Liganden kommen von D1 und CP 43
*Aminosäurereste von CP43 und D1 interagieren zumeist mit zwei Metallionen
Kok Zyklus . O2-Erzeugung in 5 Schritten in der Wasserspaltungsreaktion
durch Mg/Ca Cluster:
- angeregtes P680* wird durch Tyrosin reduziert
- Tyr + holt sich ein e- vom Mn4 CA Cluster
- 4 Photonen Absorption Schritte
-hohe elektropositive Ladung - es werden 4 e- von H2O aufgenommen => elektropositivste Reaktion der Natur
(Elektronen werden nacheinander durch eine Licht-getriebene Reaktion den beiden gebundenen H2O-Molekülen entzogen (So->S4).
In dem Schritt zur Wiederherstellung (S4->So), der Licht-unabhängig erfolgt, wird O2 freigesetzt und erneut 2 Moleküle H2O gebunden. )
O2-Freisetzung in dem Mn/Ca-haltigen Proteinkomplex
4 Blitze pro Reaktionszyklus
-> nach jedem 4. Blitz wird ein Molekül O2 freigesetzt
- die erste Freisetzung erfolgt nach dem 3. Blitz: Chl starten im einfach oxidierten Zustand S1
Arrangement ofthePSII C2S2M2(L2) supercomplex.. ganz grob
Core proteine in DImere, zweifach, LHCb Antennen drum herum , je nachdem wie viele nötig sind
Elektronentransfer zwischen PSII & Cytb6/f-Komplex Die beweglichen Elektronencarrier
Plastoquinon
1. PQ nimmt insgesamt 2 Elektronen vom Phäophytin auf.
2. PQ nimmt auch 2 H+ aus dem Stroma auf.
3. PQ verschickt Elektronen zum Cytochrom b6f-Komplex und entläßt H+ ins Lumen
Die Proteinkomplexe der Photosysteme:
2. Cytochrom b6/f-Komplex
grober Aufbau und Funktion
Dimerstruktur, speigelsymmetrisch
8 Protein-UE/Monomer,
Cofaktorren je Monomer: 4 Häm und 1 Fe-S- Cluster, 1 Chl a, 1 PQ
Generelle Aufgaben:
- Weiterleitung der e- zum PS I
+ Tragen zum Aufbau des Protonengradient bei durch H+ Pumpe ins Lumen durch Q Zyklus
Co-Faktoren in der Photosynthese
Häm: auch ein Tetrapyrol, hat Eisen gebunden
Eisen-SChwefel.-Cluster: für Redoreaktion
Der Q-Zyklus im Cytochrom b6/f-Komplex
2x werden Plastochinone durch den Cytochrom b6f-Komplex oxidiert,
-> Elektronentransport & Protonentransfer
2 Bindungsstellen für Plastochinon
Durch Q-Cyclus werden 4 Protonen in 2 Turnover eines PQH2 gepumpt
(hier könnte noch mehr geschrieben werden)
Elektronentransfer zwischen Cytb6/f-Komplex & PSI
Plastocyanin:
1. Kleines Cu-haltiges Protein
2. H2O löslich und frei beweglich
3. Im Lumen
4. Transferiert Elektronen von Cyt b6f zum PSI.
Die Proteinkomplexe der Photosysteme:
3. Photosystem I
Reaktionszentrum
1.nur an einer Seite LHC
- Reaktionszentrum : Psa A und Psa B (=D1 und D2)
P700 : primärer e-Donor, durch 2 x 2 Chlorophylle gebildet, (hier Ladungstrennung)
Coreantenne mit 96 Chlorophyllen - Cofactoren für den Elektronentransfer
Chlorophyll, prim. Akzeptor
Phylloquinon, sek. Akzeptor
-Eisen-Schwefel-Komplexe: FeSx, FeSA, FeSB
sind die terminalen Elektronenakzeptoren des PS I, danach auf Fd - Ferredoxin (Fd) lösliches Protein
Reduziert NADP+ mit Hilfe der Ferredoxin-NADP-Reduktase
Reaktionsschema des Elektronentransports des PS I
im PS I: aktivierte e- werden zur Reduktion des NADP+ genutzt
Redoxpotential von Ferredoxin ox/red ist -530 mV
-> 1.31 V elektronegativer als der ursprüngliche e-Donor (O2/2 H2O hat ein Potential von 820 mV)
-> Reduziertes Ferredoxin kann nun NADP+ zum NADPH reduzieren
(Em = -320 mV) mittels der
Fd-NADP-Reduktase
Zusammenfassung: Strukturelle Organisation des lichtgetriebenen Energietransfers und Elektronenflusses
In Thylakoidmembranen: 2 verschiedene Photosysteme, jedes mit seinem eigenen Reaktionszentrum und eigenen Antennenkomplexen.
*Photosystem Imit Reaktionszentrum P700, zusammen mit LHCA Proteinen ein hohes Chlorophyll a/b Verhältnis.
*Photosystem IImit Reaktionszentrum P680, zusammen mit LHCB Proteinen einen ausgeglicheneren Anteil an Chlorophyll a und b Molekülen
*Zwei Reaktionszentren erforderlich, um die Lichtenergie-getriebene Oxidation des Wassers(bzw. Sauerstoff-bildung) für die Reduktion des NADP+zu nutzen
*Zwischen beiden Photosystemen gibt esdie Elektronen-transportkettemit beweglichen Redoxpartnernund dem Cytochrom b6f-Komplex: Damit Elektronentransfer zwischen H2O und NADP+ möglich, und O2und NADPH werden gebildet.
