Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)
Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)
Komplex I und II übetragen Elektronen auf Coenzym Q (Ubichinon)
Gekoppelte Elektronen-Protonen Transfer Reaktionen
Oxidationsstufen von Chinonen
Coenzym Q Ubichinon (oxidiert)
Coenzym Q Ubichinon (reduziert)
Seminchinon Zwischenprodukt
Struktur des Cytochrom bc1- Komplex (Komplex III)
Struktur der Cytochrom c - Oxidase
Chemiosmotische Hypothese
ATP-Synthase (F1F0-ATPase)
Nobelpreis für Chemie 1997 J. Walker, P. Boyer
Struktur des ATPase F1-Komplexes
Abrahams et al., Nature 1994
α3β3 Hexamer
Konformationsänderung der β-Untereinheit führt zu ATP - Freisetzung
Bindungswechsel-Mechanismus der ATP Synthase
ATP-Synthase (F1F0-ATPase)
3 ATP pro 360º ↔ 10 Protonen
3,33 Protonen pro ATP
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Der kleinste Motor der Welt
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
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)
+ 3
2 NADH aus der oxidativen Decarboxylierung des Pyruvat liefern jeweils 2,5 ATP + 5
2 FADH2 aus dem Citratzyklus liefern jeweils 1,5 ATP + 3
6 NADH aus dem Citratzylkus liefern jeweils 2,5 ATP + 15
Nettoausbeute pro Glucose + 30
Regulierte Entkopplung: Thermogenese
UCP: Uncoupling
protein
Hemmung der Atmungskette
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Elektronentransfer von cytosolischen NADH: Malat-Aspartat Shuttle
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Elektronentransfer von cytosolischen NADH: Glycerin-3-phosphat Shuttle
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Photosynthese
• Pflanzen • nied. Eukaryoten
(Rotalgen) • Prokaryoten
(Cyanobakterien)
Cyanobakterium Anabaena
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Chloroplasten
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Photosynthese
CO2 + H2O → (CH2O) + O2 Licht
Lichtreaktion: 2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e- Licht
Dunkelreaktion: 4 H+ + 4 e- + CO2 → (CH2O) + H2O
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die Lichtreaktion
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Lichtabsorption
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Lichtabsorption
Grundzustand Angeregter Zustand
Licht
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Lichtinduzierte Ladungstrennung
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Photosynthetische Reaktionszentrum von Rhodopseudomonas viridis
R. Huber J. Deisenhofer H. Michel
Nobelpreis für Chemie, 1988
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
O2-bildende Photosynthese
Plastocyanin
Ferredoxin
Fd-NADP- Reduktase
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Photosystem II
2 Q + 2 H2O → O2 + 2 QH2
Q : Plastochinon
Licht
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Plastochinon (oxidierte Form, Q)
Plastochinol (reduzierte Form, QH2)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Elektronenfluß im Photosystem II
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Warum Mangan ?
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
4 Photonen werden für die Erzeugung von 1 O2 benötigt
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Photosystem II erzeugt einen Protonengradienten
an der Thylakoidmembran
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Der Cytochrom bf Komplex verbindet Photosystem I und II
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Plastocyanin transportiert Elektronen vom
Cytochrom bf Komplex zum Photosystem I
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Photosystem I
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Elektronenfluß im Photosystem I
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Ferredoxin transportiert Elektronen vom Photosystem I
zur Ferredoxin-NADP+ -
Reduktase
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Z-Schema der Photosynthese
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Jagendorf‘s Experiment
(1966)
Protonengradient dient der ATP-Synthese
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Absorption von 8 – 10 Photonen führt zur Bildung von O2 + 2 NADPH + 3 ATP
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Vergleich von
Photosynthese und
Oxidativer Phosphorylierung
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Lichtsammelkomplexe (LHC)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
LHCs enthalten Chlorophyll b und Carotinoide
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Energietransfer vom LHC zum Photosystem
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Phycobilisomen (Cyanobakterien und Rotalgen)
APC
PE: Phycoerythrin PC: Phycocyanin APC: Allophycocyanin
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Chromophore der Phycobiliproteine: Phycocyanin und Phycoerythrin
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die Struktur der Phycobiliproteine ähnelt den Globinen
APC Monomer (α) APC Trimer (α3β3)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Baktierielle Photosynthese