Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)

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

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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

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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

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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