Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)

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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

13

14 ATP-Synthase (F 1 F 0 -ATPase) 3 ATP pro 360º 10 Protonen 3,33 Protonen pro ATP

15

16

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

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