VL 7 Proteinkomplexe der Photosysteme Flashcards
Die strukturelle Organisation des lichtgetriebenen Energietransfers und Elektronenflusses in Proteinkomplexen der Photosynthese ist durch die Synthese von Plastiden- und Kernkodierten Proteinen möglich: Richtig oder falsch?
Ja (erläutern: Kernkomplexe sind plastidenkodiert, die Antennen sind kernkodiert, beides muss synchron gebildet werden für vollständige PS)
Der lineare photosynthetische Elektronentransport ist wegen der Lokalisation des PS I in den Stromathylakoiden und dem PS II in de Granathylkoiden beeinträchtigt. Richtig oder falsch?
sterische Grunde berücksichtigen (und nennen) und Optimierungen würden in der Evolution erfolgen, wenn es eine Beeinträchtigung gäbe,
insgesamt also falsch
Photosynthetischer linearer Elektronentransport
Z-Schema des photosynthetischen Elektronentransports -Logik
= Energiediagramm
Y-Achse: zeigt die Fähigkeit der beteiligten Moleküle, Elektronen auf das jeweils rechts benachbarte Molekül zu übertragen& damit reduzierend zu wirken.
Moleküle, die höher als ihr rechter Partner stehen, geben die Elektronen bereitwillig ab, da dies entlang des Energieberges (engl.”downhill”) verläuft. Die Chlorophylle der Reaktionszentren der Photosysteme müssen hierzu jedoch erst über die Lichtenergie angeregt werden. “uphill”
gesamte Photosynthetische Elektronenkette
das ganze ist also nötig, weil die Oxidation des Wasser nicht so gut e- abgibt, dass NADP+ sie aufnimmt
-> erstmal e- an P680
-> wird angeregt zu P680* -> gibt e- ab an Pheophytin -> Quninon a -> Quinon b
Qu b -> Cyt b6/f
Cyt b6/f schleußt auch H+ durch,
überträgt e- -> an Plastoqinon -> P700 (PS I)
-> P700 wird angeregt zu P700* -> e- an A -> A (?) -> Fe-S- Chluster -> Ferredoxin -> Übertragung mit einem H+ auf NADP+ –> NADPH
Wasserspaltungskomplex - Z Schema
Energie eines Photon -> P680*
P680* wirkt jetzt reduzierend (zieht e- von anderen ab) ->
-> H2O gibt e- an P680* und gibt H+ mit O2 ins Lumen
je 1 H2O Molekül: 2 freie e- + 2 freie H+ + 1/2 O2
=> Nettoproduzenten von O2
PS II und PSI im Z Schema
PS II wirkt als Oxidationsmittel (zieht e- von Wasser ab)
PS I wirkt stark reduzierend (gibt e- an NADP+ ab, H+ kommt aus Lumen)
Herbizide in der Photosynthese
Einige Herbizide sind Hemmstoffe des Elektronentransports:
DCMU fängt e- auf der Ebene von Plastoquinin ab -> es kann kein Protonengradient entstehen
Paraquat auf der Ebene von Ferredoxin
-> keine Bildung von NADPH
Mechanismus des zyklischen Elektronentransport
- einige e- kehren vom PS I zum Plastoquinon Pool zurück
-Zyklischer Elektronentransport erfolgt über den Cytochromb6f-
Komplex, um Protonen durch die Membran zu transportieren
2 Wege für den Elektronenfluss: jeweils über Ferredoxin und
1. den NADH Dehydrogenase(NDH)-abhängigen Weg (NDH überträgt e- dann wieder zum Cyt b6/f) oder
2. die Ferredoxin/PQ Oxidoreduktase (PGR5/ PGRL1)
-> dann PQ zu dem Cytb6f -Komplex
Grund und Bedingungen für zyklischen ETK
wenn es einen ATP Mangel gibt und keine Möglichkeit der NADP+ Reduktion
erfolgt wenn:
-wenn Elektronen vom Ferredoxin zur Reduktion des Plastochinon verwendet werden und
- wenn das NADPH/NADP+ Verhältnis hoch ist.
-
Anschließend gibt Plastochinon die Elektronen an das Cytochrom b6f weiter.
-
Der Cytochrom b6f-Komplex pumpt die Protonen mittels des Q-Zykluses in das Lumen.
Ergebnis der zyklischen Elektronentransfers
- Pumpt die H+ => ATP-Erzeugung,
keine NADPH und O2 Bildung
Chemiosmotische ATP Synthese
- H+ im Lumen: durch die Wasseroxidation und den Membrantransfer der Plastochinone
- NADP+ wird mit H+ auf der Stromaseite reduziert
3.Der Protongradient treibt die ATP Synthase an:
Protonenmotorische Kraft: 3 Protonen ≈1 ATP - Rotation des CFo-Komplexes treibt die ATP Synthese an
pH Differenz von etwa 3 nötig (8 im Stroma und 5 im Lumen)
ATPasen
FoF1-ATPasen (F-Typ-H -Pumpe)
*Modell des ATP-Synthase Komplexes:
Integrale Membranproteine als Protonenkanal
und Stroma-Anteil (F1) als ATP-Katalyse-Stelle
Wie ist das Enzym, die ATP Synthese, aufgebaut und wie funktioniert es?
dank des Bindungswechselmechanismuses:
3 Nukleotidbindungsstellen mit 3 versch. Konformationen:
Ein ATPase-Molekül besitzt drei katalytisch aktive Zentren.
Jedes dieser katalytischen Zentren durchläuft sequentiell drei bestimmte Stadien:
1. ADP + Pi ist gebunden,
2. ATP wird gebildet,
3. die Bindungsstelle ist leer.
Die 3 Beta-Untereinheiten richten dabei verschiedene Aminosäuren gegen die zentrale Gamma-Untereinheit aus und haben unterschiedliche Konformationenim katalytischen Zentrum. Man geht daher davon aus, dass die γ-Untereinheit die Rotationsenergie aus dem F0-Teil auf den F1-Komplex überträgt, wobei wiederum die Untereinheit ε die Rotationsenergie vom c Oligomer auf die γ-Untereinheit überträgt
chemiosmotische Theorie
Aufbau des Protonengradienten mittels der Elektronentransportkette.
Der Transfer der Elektronen in der Transportkette erfolgt durch eine Serie von Oxidations/Reduktionsreaktionen, bei denen Energie freigesetzt werden (jeweils zum positiveren elektrochemischen Potential).
Diese Energie erlaubt es den Chinonen, in diesem System Protonen über die Membran (H+) zu transportieren, um den Gradienten aufzubauen
