Vortrag: ATP-Synthese

Question 1

Wie ist ATP-Synthase aufgebaut?

Answer 1

2 funktionelle Einheiten: F0 und F1
F1: ATP-Synthese
F0: Protonentranslokation

Question 2

Wie wird der Motor der ATP-Synthase angetrieben?

Answer 2

• Durch Protonenfluss und -tranlokation
• Bindungswechselmechanismus synthetisiert ATP

Question 3

Wie ist der Rotationsmotor der F1F0-Synthase aufgebaut?

Answer 3

• Transmembraner c-Ring
• Protonengetriebene Rotation
• Treibt γ-Untereinheit an

Question 4

Wie genau dreht sich der Rotationsmotor?
-> Wieviel ATP wird pro Umdrehung erzeugt?

Answer 4

• Rastet von einer zur nächsten β-Untereinheit
• Pro Umdrehung 3 ATP erzeugt

Question 5

Dicyclohexylcarbodiimid (DCCD) ist ein Reagens, das mit Asp- oder Glu-Resten reagiert. Erklären Sie, warum die Reaktion von DCCD mit den c-Untereinheiten der F1F0-ATPase deren ATP- Synthese-Aktivität blockiert.

Answer 5

Durch Protonen dreht sich der c-Ring
-> Protonen binden an Asp61 und erzeugen Konformationsänderung -> weitere Drehung
DCCD bindet an Asp61 und dadurch ist die Drehung gehemmt
.-> keine ATP-Synthese

Question 6

Gesamtbilanz der oxidativen Phosphorylierung:
Wie viele ATP Einheiten sind 1 NADH und wie viele 1 FADH?
-> Wieviel ATP wird pro Molekül Glukose erzeugt?

Answer 6

• 1 NADH -> 2,5 ATP
• 1 FADH -> 1,5 ATP
• 32 ATP/Glukose

Question 7

Wovon hängt die Geschwindigkeit des oxidativen SToffwechsels ab?

Answer 7

von ATP- und NADH-Konzentration

Question 8

Mit welchen Reaktionen kann die ATP- und NADH-Konzentration reguliert werden?

Answer 8

Reaktion der Cytochrom-c-Oxidase (Komplex IV)
-> Regulierung durch Substratverfügbarkeit

Question 9

Wie kann man die Konzentration von ATP und NADH noch regulieren?

Answer 9

• Transportproteine
• andere Stoffwechselwege

Question 10

Welches Risiko wirgt beim aeroben Stoffwechsel?

Answer 10

• Bildung reaktiver O-Spezies (ROS) wie Superoxidradikal
• Sauerstoffverarmung kann zu irreversiblen Schäden folgen

Question 11

Welche Schutzmechanismen gegen ROS gibt es?

Answer 11

Antioxidantien:
Superoxid-Dismutase
Katalase
Glutathion-Peroxidase

Question 12

Erklären Sie, warum Verbindungen wie 2,4-Dinitrophenol die Stoffwechselgeschwindigkeit erhöhen.

Answer 12

• Kopplung Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung hängt von der Undurchlässigkeit der inneren Mitochondrienmembran ab
• 2,4-Dinitrophenol ist kann Membran leicht durchqueren und baut pH-Gradienten ab
  ->Senkt Geschwindigkeit ATP-Synthese
  ->Hemmung Elektronentransportkette aufgehoben

-> Erhöhter Stoffwechsel

Question 13

Wird eine Mitochondriensuspension hochfrequenten Schallwellen ausgesetzt (Ultraschallbehandlung), werden submitochondriale Partikel erzeugt, die aus Bruchstücken der inneren mitochondrialen Membran bestehen. Bei diesen Vesikeln ist die Membran mit der Innenseite nach außen orientiert, sodass der Intermembranraum des Mitochondriums dem Lumen des submitochondrialen Partikels entspricht. Stellen Sie schematisch den Prozess von Elektronenübertragung und oxidativer Phosphorylierung in diesen Partikeln dar.

Answer 13