ATMUNGSKETTE - OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG Universität für Bodenkultur Wien Department für Chemie
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- Alexandra Sachs
- vor 6 Jahren
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1 Departmet für hemie ATMUNGSKETTE - XIDATIVE PSPYLIEUNG Departmet für hemie TEIL 4: Atmugskette (oxidative Phosphorylierug) Toxische Derivate vo Sauerstoff Stickstoffkreislauf Abbau vo Amiosäure arstoffzyklus Fettsäurestoffwechsel Photosythese Elektroetrasportkette über vier Ezymkomplexe, elektrochemische Potetialdifferez durch die iere Mitochodriemembra. 1/ e - eduktio jedes Sauerstoffatoms erfordert e -. Die Eergie, die dabei frei wird, wird durch die Bildug vo koserviert. 1 1.Abschitt.Abschitt Fette Proteie Acetyl-oA xalacetat Malat Pyruvat itrat Tricarbosäure- Kohlehydrate Isocitrat Fumarat -Ketoglutarat Succiyl-oA Succiat Departmet für hemie.abschitt - e -Trasport ud oxidative Phosphorylierug NAD e - NAD-Dehydrogease ADP P i e - Ubichio e - ytochrom b ytochrom c 1 ytochrom c ytochromoxidase e - ½ e - e - e - Departmet für hemie ADP P i ADP P i 4 * NAD reduziertes Substrat NAD oxidiertes Substrat NAD N A NAD Departmet für hemie N * Ubichio (oezym Q) : sammelt eduktiosäquivalete vo flaviabhägige Dehydrogease; oxidierte Form Departmet für hemie reduzierte Form * NAD-Dehydrogease: prosthetische Gruppe ethält das oezym Flavimooucleotid (FMN) ud ei Eise-Schwefel-Protei; (Flavimooucleotid bzw. Flavidiucleotid ethalte das Vitami iboflavi!) 5 * ytochrome: eisehaltige, e - -übertragede äm-proteie, ethalte Porphyri * ytochromoxidase: ethält äm-gruppe, Eise ud Kupfer 6 1
2 ytochrom c hochkoserviert! EGULATIN: Departmet für hemie Fließgleichgewicht, durch Kozetratio aller beteiligte Substrate ud o-substaze beiflußt. Departmet für hemie ADP: steigert die Geschwidigkeit, NAD : verlagsame die Geschwidigkeit Weitere emmer für die eizele Ezymkomplexe: Barbitursäurederivate, Atimyci A, Kohlemooxid, Schwefelwasserstoff, yaid Etkopplug vo Elektroetrasport ud -Bildug durch Diitropheol, Valiomyci. Produktio vo Thermogei (Etkoppler) bei Witerschlaf Leerlauf, keie -Bildug, Eergie wird als Wärme frei! 7 8 Toxische Derivate vo Sauerstoff STIKSTFFKEISLAUF Bei eiige weige xidatiosvorgäge im rgaismus Ka das hochreaktive ud zerstöred wirkede adikal (Superoxidaio) aus Sauerstoff etstehe. Etschärfug: Superoxiddismutase Katalase A Peroxidase A eaktive adikale auch bei Umweltverschmutzug (saurer ege!) Departmet für hemie 9 Luft ~ 78 Vol % N Stickstoff-Fixierug (Mikroorgaisme) Ammoiak (N ) Nitrifizierug (Bodebakterie) Nitrat (N ) arstoff Proteie Amiosäurebiosythese (Pflaze) Departmet für hemie Purie Amiosäure (Tiere) Proteie (Pflaze) Amiosäure 10 Abbau vo Amiosäure Departmet für hemie 1. TANSAMINIEUNG: α-amiogruppe wird auf α-ketosäure verschobe, es etstehe eie eue Amiosäure ud eie eue α-ketosäure. Departmet für hemie N N Nodules (Köllche) 11 - Glutamat - xalacetat α-ketoglutarat Weiterer Abbau über de arstoffzyklus (gilt für die meiste Tiere) Aspartat
3 . XIDATIVE DESAMINIEUNG : Es kommt zur Freisetzug vo N. N N Departmet für hemie - N. DEABXYLIEUNG: Eie -Gruppe wird vo der Amiosäure etfert. Es etstehe biogee Amie, die häufig wichtige Fuktioe im Stoffwechsel habe: Gewebshormoe (istidi - istami) Neurotrasmitter (Glutamisäure - γ-amiobuttersäure) oezyme Departmet für hemie N = Zellgift, daher für Trasport im Blut: Glutamat N 4 Glutami ADP P i Ladreptilie ud Vögel: Ausscheidug des Stickstoffs über arsäure (sehr komplexer Biosytheseweg) I der Niere: Glutami Glutamat N 4 Ausscheidug Für die direkte Ausscheidug vo Ammoiak ist sehr viel Wasser ötig, daher ur für wasserlebede rgaisme geeiget. N 1 14 N 4 ADP P i N rithi Mitochodrium itrulli Aspartat -N Argiosucciat Argii arstoff N N ytosol Departmet für hemie Fumarat arbamoylphosphat arstoff- - - FETTSÄUESTFFWESEL Aufbau der Fettsäure: Kohlewasserstoffkette edstädige arboxylgruppe (siehe orgaische hemie!) Departmet für hemie Physiologische Aufgabe: - Bestadteil vo Phospholipide ud Glykolipide (siehe Membrae) - Kovalet a Proteie gebude (hydrophobe Membraaker) - ormoe ud itrazelluläre Sigalmoleküle - Brestoffmoleküle (Eergiespeicher, Kugel im ytoplasma der Fettzelle) Abbau der Triacylglycerie: Triacylglyceri Lipase Glyceri Fettsäure Departmet für hemie 1 17 Glyceri--Phosphat Glykolyse sequetielle Abspaltug vo -Eiheite Abbau der Fettsäure: -) Aktivierug der Fettsäure (äußere Mitochodriemembra), - - oa Acyl-oA AMP PP i -) Trasport (durch arithi) aktivierter lagkettiger Fettsäure i die mitochodrale Matrix, -) β-xidatio: 4 eaktioe bei dee * die Fettsäure um eie -Eiheit verkürzt wird ud * FAD, NAD ud Acetyl-oA gebildet werde. Departmet für hemie Tiere köe Fettsäure NIT i Glukose umwadel, Pflaze scho! 18
4 Sythese vo Fettsäure (ytosol): = Aufeiaderfolgede Additio vo -Eiheite a eiem Multiezymkomplex (Fettsäure-Sythase-Komplex) mit NADP als eduktiosmittel, wobei das Substrat vo eiem aktive Zetrum zum ächste trasportiert wird. Departmet für hemie PTSYNTESE Departmet für hemie Alle freie Eergie, die vo biologische Systeme verbraucht wird, stammt vo der Soe. Evetuelle Verlägeruge auf > 16 ud evetuelle Doppelbiduge werde vo zusätzliche Ezyme katalysiert. ( ) Saccharose Stärke - ud Dukelreaktioe 19 0 hloroplaste: Thylakoidmembrasystem (rt der Photosythese) Durchmesser ca. 5 μm Departmet für hemie PIGMENTE: Departmet für hemie Photorezeptore, da Netzwerk vo alterierede Eifach- ud Doppelbiduge. absorptio durch hlorophyll Weitergabe eduktiospotetial Elektroearegug, * hlorophyll a, hlorophyll b absorbiere bei m ud m. * arotioide (β-aroti, Lutei) * Phycobilifarbstoffe i yaobakterie ud otalge (Absorptio m;), riesige Komplexe, mehrere Mio Dalto. X = - hlorophyll a X = - hlorophyll b 1 e - sammelkomplex: hlorophylle, "Atee" - eaktioszetrum: auch hlorophyll - Elektroetrasportkette Departmet für hemie II: eaktioszetrum = P680 (Pigmet mit Absorptio < 680 m) Erster Schritt: Übertragug vo Elektroe vo auf Plastochio Departmet für hemie I (P700) II (P680) Erzeugug vo eduktiosäquivalete Übertragug vo e - des Wassers auf hio NADP Q Q Plastochio = 6-10 oxidierte Form I: eaktioszetrum = P700 Plastochiol reduzierte Form 4 4
5 edoxp otetial[v] -1,-0,8-0,4 0,4 00,4 0,8 0,8 QP680* ADP ytb PhotosystI I Photosyst PhotosystI Ph ytc Pc em em em NADP Fed otosystemi edoxpotetial [V] -1,6-1, -0,8-0,4 0 0,4 0,8 reaktio P680* Q ADP yt b yt c II I Departmet für hemie NADP 5 Pc P700* F ed NADP Q.. Plastochio yt b.. ytochrom b yt c.. ytochrom c Pc.. Plastocyai F.. Ferredoxi ed.. eduktase -Assimilatio Dukelreaktio -Phosphoglycerat ibulose- 1,5-bisphosphat ibulose- 5-phosphat alvi- 6 Trasketolase 4 5 Aldolase 4 7 Trasketolase ,-Bisphosphoglycerat Glycerialedehyd- -phosphat Departmet für hemie NADP Fruktose- 6-phosphat UDP-Glukose Saccharose-6-Phosphat Saccharose 6 -Pflaze (z.b. Getreide, Kartoffel) Uter 8 vorherrsched; Verbrauche 18 im alvi-; Departmet für hemie 4 Pflaze (z.b. Zuckerrohr, Mais) Köe im Gewebe areicher, daher Verwertug auch möglich, we die Außekozetratio a gerig ist: drigt i Stomata der mesophyle Zelle ei, es wird xalacetat (-- -, 4 -Körper) gebildet, ud da i Malat bzw. Aspartat umgewadelt; Trasport i Büdelscheidezelle; dort Abspaltug vo, das i de alvi- itegriert wird. Verbrauche isgesamt 0 zur Bildug eier exose; 7 5
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