Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)
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- Jörn Vogel
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Transkript
1 Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)
2 Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)
3 Komplex I und II übetragen Elektronen auf Coenzym Q (Ubichinon) Gekoppelte Elektronen-Protonen Transfer Reaktionen
4 Oxidationsstufen von Chinonen Coenzym Q Ubichinon (oxidiert) Seminchinon Zwischenprodukt Coenzym Q Ubichinon (reduziert)
5 Struktur des Cytochrom bc 1 - Komplex (Komplex III)
6 Struktur der Cytochrom c - Oxidase
7
8 Chemiosmotische Hypothese
9 ATP-Synthase (F 1 F 0 -ATPase) Nobelpreis für Chemie 1997 J. Walker, P. Boyer
10 Struktur des ATPase F1-Komplexes α 3 β 3 Hexamer Abrahams et al., Nature 1994
11 Konformationsänderung der β-untereinheit führt zu ATP - Freisetzung
12 Bindungswechsel-Mechanismus der ATP Synthase
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14 ATP-Synthase (F 1 F 0 -ATPase) 3 ATP pro 360º 10 Protonen 3,33 Protonen pro ATP
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17 Der kleinste Motor der Welt
18
19 ATP Ausbeute bei vollständiger Oxidation von Glucose Glykolyse ATP Phosphorylierung der Glucose - 1 Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat - 1 Dephosphorylierung von 2 Molekülen 1,3-BPG + 2 Dephosphorylierung von 2 Molekülen PEP + 2 Bildung von 2 NADH (Oxidation von 2 Molekülen Glycerinaldehyd-3-phosphat) Umwandlung von Pyruvat in Acteyl-CoA (Bildung von 2 NADH) Citratzyklus Bildung von 2 GTP aus 2 Succinyl-CoA + 2 Bildung von 6 NADH Bildung von 2 FADH2 Oxidative Phosphorylierung 2 NADH der Glykolyse liefern jeweils 1,5 ATP (da NADH Transport über Glycerin-3-phosphat Shuttle) NADH aus der oxidativen Decarboxylierung des Pyruvat liefern jeweils 2,5 ATP FADH2 aus dem Citratzyklus liefern jeweils 1,5 ATP NADH aus dem Citratzylkus liefern jeweils 2,5 ATP + 15 Nettoausbeute pro Glucose + 30
20 UCP: Uncoupling protein Regulierte Entkopplung: Thermogenese
21 Hemmung der Atmungskette
22 Elektronentransfer von cytosolischen NADH: Malat-Aspartat Shuttle
23 Elektronentransfer von cytosolischen NADH: Glycerin-3-phosphat Shuttle
24 Photosynthese Pflanzen nied. Eukaryoten (Rotalgen) Prokaryoten (Cyanobakterien) Cyanobakterium Anabaena
25 Chloroplasten
26 Photosynthese Licht CO 2 + H 2 O (CH 2 O) + O 2 Licht Lichtreaktion: 2 H 2 O O H e - Dunkelreaktion: 4 H e - + CO 2 (CH 2 O) + H 2 O
27 Die Lichtreaktion
28 Lichtabsorption
29 Lichtabsorption Licht Grundzustand Angeregter Zustand
30 Lichtinduzierte Ladungstrennung
31 Photosynthetische Reaktionszentrum von Rhodopseudomonas viridis R. Huber J. Deisenhofer H. Michel Nobelpreis für Chemie, 1988
32
33 O 2 -bildende Photosynthese Fd-NADP- Reduktase Ferredoxin Plastocyanin
34 Photosystem II Licht 2 Q + 2 H 2 O O QH 2 Q : Plastochinon
35 Plastochinon (oxidierte Form, Q) Plastochinol (reduzierte Form, QH 2 )
36 Elektronenfluß im Photosystem II
37 Warum Mangan?
38 4 Photonen werden für die Erzeugung von 1 O 2 benötigt
39 Photosystem II erzeugt einen Protonengradienten an der Thylakoidmembran
40 Der Cytochrom bf Komplex verbindet Photosystem I und II
41 Plastocyanin transportiert Elektronen vom Cytochrom bf Komplex zum Photosystem I
42 Photosystem I
43 Elektronenfluß im Photosystem I
44 Ferredoxin transportiert Elektronen vom Photosystem I zur Ferredoxin-NADP + - Reduktase
45 Z-Schema der Photosynthese
46 Jagendorf s Experiment (1966) Protonengradient dient der ATP-Synthese
47 Absorption von 8 10 Photonen führt zur Bildung von O NADPH + 3 ATP
48 Vergleich von Photosynthese und Oxidativer Phosphorylierung
49 Lichtsammelkomplexe (LHC)
50 LHCs enthalten Chlorophyll b und Carotinoide
51 Energietransfer vom LHC zum Photosystem
52 Phycobilisomen (Cyanobakterien und Rotalgen) APC PE: Phycoerythrin PC: Phycocyanin APC: Allophycocyanin
53 Chromophore der Phycobiliproteine: Phycocyanin und Phycoerythrin
54 Die Struktur der Phycobiliproteine ähnelt den Globinen APC Monomer (α) APC Trimer (α 3 β 3 )
55 Baktierielle Photosynthese
Photosynthese. Pflanzen nied. Eukaryoten (Rotalgen) Prokaryoten (Cyanobakterien) Cyanobakterium Anabaena. Abb. aus Stryer (5th Ed.
Photosynthese Pflanzen nied. Eukaryoten (Rotalgen) Prokaryoten (Cyanobakterien) Cyanobakterium Anabaena Chloroplasten Photosynthese Licht CO 2 + H 2 O (CH 2 O) + O 2 Licht Lichtreaktion: 2 H 2 O O 2 +
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