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| Question | Answer |
| Was passiert in der Atmungskette? | - ATP-Erzeugung mithilfe eines Protonengradienten → über innere Mitochondrienmembran → Energie für Aufbau stammt von reduzierten Coenzymen aus versch. Stoffwechselwegen - Freisetzung der Energie durch Übertragung der H-Atome auf Sauerstoff unter H20-Bildung |
| Woher kommen die reduzierten Coenzyme und welche sind es nochmal? | → NADH + (H+) und FADH2 → Citratzyklus, beta-Oxidation, Glykolyse, Oxidative Desaminierung von Glutamat |
| Wie kann eine explosive, die Zelle zerstörende Knallgasreaktion verhindern? | Elektronen, die vom H auf den O2 übertragen werden, fließen schrittweise durch mehrere Redoxsysteme (Komplexe) → alle Komplexe besitzen versch. Redoxpotentiale → Elektronen fließen vom niedrigsten Redoxpotential zum höchsten |
| Wie erzeugt man den elektrochemischen Gradienten? | Bei den einzelnen Elektronenübergängen wird Energie frei → diese nutzt man, um Protonen über die Membran zu pumpen → nur durch Komplex 1,3 und 4 |
| Lokalisation der Atmungskette |
Innere Mitochondrienmembran ( nahe Citratzyklus/beta-Oxidation)
- pH im Matrixraum beträgt 8 → im Zytosol 7,2 → deutliches Membranpotential
Image:
mitochondrium (image/jpg)
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| Warum kommt NADH+ (H+) aus dem Cztosol nicht ohne Weiteres in den Matrixraum? | -äußere Mitochondrienmembran enthält zwar Porine, innere Mitochondrienmembran jedoch schwer durchlässig (Protonengradient!) |
| Wie kommt Cytosolisches NADH+(H+) in den Matrixraum? | |
| Was weißt du über den 1.Komplex? | NADH-DH: L-förmig, 46 UE, ein Teil in Membran, ein hydrophiler Teil in Matrix, größter Komplex - NADH+ (H+) überträgt zwei e- auf FMN -> FMNH2 -> gibt e- auf Eisen/Schwefel-Cluster weiter (8 Stück) -> diese übertragen die e- auf Ubichinon -> Ubichinol, vektorieller Transport von 4 H+ |
| Was ist das Ubichinon/Ubichinol-System? | - Derivat des Benzochinons - aufgebaut aus Chinon und einer Isoprenseitenkette - lipophiler Schwanz -> frei beweglich in innerer Mitochondrienmembran - Aufnahme von zwei H+ und 2 e- -> Reduktion zu Ubihydrochinon (über Ubisemichinon) |
| Was sind Eisen-Schwefel-Cluster? | - als prosthetische Gruppe an versch. Cysteinreste eines Proteins koordiniert - versch. Varianten: 1Fe0s (ein Eisen, kein Schwefelatom; 2Fe2S,3Fe4S) - zwei mögl. Oxidationsstufen (Fe2+/Fe3+) ermöglichen Elektronenaufnahme/-abgabe |
| Was weißt du über den 2.Komplex? | Succinat-DH (gleichzeitig ein Enzym des Citratzyklus) - einziges membrangebundenes Enzym - überträgt Wasserstoff von Succinat auf Ubichinon - über Zwischenstufe FADH2 und Eisen-Schwefel-Cluster - Cyt.C b560 im Komplex enthalten - kein Protonentransport (liefert deswegen nur 1,5 ATP) |
| Warum wird Ubichinol auch als "Sammelbecken"bezeichnet? | - durch Übertragung der e- von NADH+ (H+) im Komplex 1/ von FADH2 im Komplex 2 - Übertragung der e- von FADH2 (entsteht bei Fettsäureabbau bei Dehydrierung von Acetyl-CoA zu Enoyl-CoA) -> Transfer über ETF -> gibt diese an ETF-Ubichinon-Reduktase weiter -> Ubichinon - über alpha-Glycerophosphat-DH (alpha-Glycerat -> Dihydroxyacetonphosphat) |
| Was passiert bei Komplex 3? | Cytochrom-C-Reduktase: -> leitet e- vom Ubichinol auf Cyt.C. weiter: Ubichinol überträgt ein e- auf Cyt. b562 -> Cyt. b 566 -> Fe/S-Cluster -> Cyt.C1 -> Cyt.C (im IMR locker am Außenseite der inn.Membran gebunden) -> transportiert e- zu Komplex 4 - Transport von 4 H+ |
| Was sind Cytochrome? | - hämhaltige Proteine: Häm enthält zentrales Eisenatom (zweiwertig/dreiwertig) -> ermöglicht e-Transport (nimmt immer nur 1 e- auf) - im sichtbaren Licht: Absorptionsspektren der red. Hämgruppen -> drei Peaks -> alpha-Peak ist charakteristisch für Cyt.-Gruppe -> Einteilung in Cyt. a,b,c - auch unterschiedlich substituierter Porphyrinring: Cyt.b: Hämanteil = Hb Cyt.a: hydrophober Isoprenschwanz Cyt.c: Proteinbindung über zwei Cysteinreste |
| Was passiert bei Komplex 4? | - überträgt e- von Cyt.C auf O2 - KEINE Fe/S-Cluster - Cyt. C überträgt e- auf Cyt.a (Cu a beteiligt) -> Cyt. a3 und Cu b (enthalten auch O2-Bindungsstelle) -> nacheinander werden zwei e- von Cyt.c auf O2 übertragen - 2 Protonen aus Matrixraum verbinden sich mit zweifach neg. geladenem O2 zu Wasser - 2 andere Protonen gelangen in Intermembranraum |
| Was passiert bei Komplex 5? | ATP-Synthase: Oxid.Phosphorylierung -> nutzt ATP-Gradient zur ATP-Produktion - F0-Anteil: Protonenkanal: Rückfluss der H+ -F1-Anteil: katalytische Einheit, sitzt Protonenkanal wie Köpfchen auf, ragt in Matrix, 5 UE -> produziert ATP und ADP und Pi |
| Wie ist die ATP-Synthase aufgebaut? |
Image:
ATP-Synthase.gif (image/gif)
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| Wie ist die Protonenausbeute bei der Atmungskette? | Pro NADH + (H+) -> 12 Protonen in IMR Pro FADH2 -> 8 Protonen in IMR (Umgehung von Komplex 1) |
| Beschreibe die Ausbeute der ATP-Synthese! | 1 ATP benötigt drei H+ -> 12 transportierte Protonen mit NADH+(H+)-> 4 ATP? -> nur 2,5 ATP, da pro Pi für ATP-Poduktion ein Proton wieder zurückgeht -> H+ geht noch an anderen Transportvorgängen verloren -> etwas weniger als 3 ATP - Umgehung von Komplex 1 -> 1,5 ATP |
| Was ist ein Maß für den Energiegewinn bei der ATP-Synthese? | P/O-Quotient beschreibt, wie viele ATP-Moleküle pro Sauerstoffmolekül und damit pro gebildetem H20-Molekül aus ADP und Pi gebildet werden NADH/H+ -> 2,5 FADH2 -> 1,5 |
| Wie wird ATP aus Mitochondrium in die Zelle transportiert? | ATP/ADP-Translokator: befördert ATP im Austausch gegen ADP aus dem Matrixraum - ATP mit 4 neg.Ladungen gegen ADP mit 3 neg. -> jeder Transportvorgang schafft eine neg. Ladung aus Mitochondrium - Membran außen positiv geladen: Transport von innen nach außen entlang elektrischen Gefälle (Streben nach Ladungsausgleich) |
| Nenne alle Komplexe und kurz ihre Funktion! | 1.NADH-DH: überträgt e- von NADH/H+ auf Ubichinon 2. Succinat-DH: überträgt e- von FADH2 auf Ubichinon 3. Cytochrom-C-Reduktase: überträgt e- von Ubichinon auf Cytochrom C (Q-Zyklus) 4.Cytochrom-C-Oxidase: überträgt e- von Cytochrom C auf O2 -> H20 5.ATP-Synthase: produziert ATP |
| Beschreibe den Ablauf der Sauerstoffübertragung in Komplex 4! | Zwei Cyt.C-Moleküle übertragen nacheinander e-, um das binucleäre Zentrum (Cub und Cyt.a3) zu reduzieren -> binden O2 -> bilden Peroxidbrücke -> Addition von 2 weiteren e- und Protonen spaltet die Peroxidbrücke -> Addition von 2 weiteren e- -> Freisetzung von Wasser -> 4 chem. Protonen reduzieren O2 zu 2 Molekülen Wasser. zusätzlich werden 4 H+ gepumpt |
| Nenne die wichtigsten Inhibitoren der Atmungskette! | Rotenon: selektiv Komplex I (hemmen NADH-Verwertung) Antimycin A: Qi-Zentrum (hemmt Reduktion von Ubichinon, K. III) CN-, CO, NO: hemmen die O2-Bindung am Komplex IV |
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