Vorlesung 11 - Stoffwechsel 3: Oxidative Phosphorylierung Elektronentransportkette

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Biochemie Flashcards on Vorlesung 11 - Stoffwechsel 3: Oxidative Phosphorylierung Elektronentransportkette, created by Mai H on 11/08/2016.
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Mitochondrien Aufbau
Mitochondrien • Ovale Organellen, 2x5 µm  (Endosymbiontenhypothese!) • Eigene mitochondriale DNA, mütterlich  vererbt, eigener Proteinsyntheseapparat • Außenmembran: durchlässig für kleine  Moleküle u. Ionen (Voltage dependent anion channels) • Innere Membran: Fläche ca. 5 µm^2,  Cristae, undurchlässig, Transporter für  ATP, Pyruvat, Citrat, hier findet oxidative  Phosphorylierung statt • Matrix: Citratcyclus, Fettsäureoxidation
Übersicht oxidative Phosphorylierung
Elektronentransportkette
Redoxreaktionen
Elektromotorische Kraft bei  Redoxreaktionen
Standardreduktionspotentiale  elektrochemischer  Teilreaktionen in der Biochemie
Komponenten der  Elektronentransportkette
Komplex I: Elektronenübertragung von  NADH auf NADH‐Q‐Oxidoreduktase
Coenzyme in Komplex I Schlüsselstellung von Ubichinon und  Flavinmononukleotid: •Übertragung über stabile radikalische Zwischenstufen von einem oder zwei  Elektronen •NADH kann nur zwei Elektronen auf  einmal übertragen •Cytochrom C der nachfolgenden  Komplexe überträgt nur ein Elektron
Eisen‐Schwefel‐Cluster zur Elektronenübertragung
Elektronentransfer in Komplex I Elektronentransportgeschwindigkeit  abstandsabhängig. Elektron   „tunnelt“, wenn Redoxzentren weniger als  14 Å voneinander entfernt liegen –Ketten  von Redoxzentren nötig!
Wie funktioniert eine Protonenpumpe? Beispielstruktur für eine  Protonenpumpe: Bacteriorhodopsin •Membranprotein aus Halobacterium salinarum, sieben Transmembranhelices •Protonenpumpe wird angetrieben  durch Konformationsänderungen des  Proteins (in Bacteriorhodopsin ausgelöst durch Lichtabsorption in  der prosthetischen Gruppe Retinal) •Konformationsänderungen ändern pK‐Werte einiger Aminosäure Seitenketten •Änderung des  Wasserstoffbrückennetzwerks und  somit Wanderung eines Protons über  die Membran
Komplex II: Succinat‐Q‐Reduktase‐Komplex •Succina-tDehydrogenase ist ein  Enzym des Citratcyclus, produziert FADH2 •Transport von Elektronen aus FADH2 über Fe‐S‐Cluster auf Ubichinon (Coenzym Q) •Keine Protonenpumpe!
Komplex III:  Q‐Cytochrom‐c‐Oxidoreduktase •Übertragung von e‐aus Ubichinol (QH2) auf Cytochrom c1 •Pumpen von 4 H+in den  Intermembranraum •Cytochrome:  Elektronenübertragende Proteine,  die Häm als prosthetische Gruppe  enthalten •In Komplex III: Häm bL (niedrige  Affinität) und Häm bH (hohe  Affinität), Affinität abhängig von  der Proteinumgebung ab •Häm c •Eisen‐Schwefel-Zentrum mit His-Koordinierung „Rieske‐Zentrum“)
Komplex IV: Cytochrom C Oxidasekatalysiert die  Reduktion von molekularem O2 zu H2O •13 Untereinheiten •2 Häm A •3 Kupferionenin zwei Kupferzentren
Cytochrom‐c‐Oxidase nutzt die Energie der  Sauerstoffreduktion zum Pumpen von  Protonen
Superoxid‐Dismutase und Katalase wandeln reaktive  Sauerstoffspezies um - Superoxidismutase wandelt  Superoxidradikale in  Wasserstoffperoxid und  molekularen Sauerstoff um. - Katalase wandelt Wasserstoffperoxid in  molekularen Sauerstoff und Wasser um. - Dismutation: Eine Reaktion, die  in Edukt in jeweils ein Produkt höherer  und ein Produkt niedrigerer  Oxidationsstufe überführt
Zusammenfassung 1.Mitochondrien besitzen eine große  innere Membranoberfläche, hier sind die Enzyme für die oxidative  Phosphorylierung lokalisiert. 2. Die Elektronentransportkette überträgt Elektronen von NADH auf  Sauerstoff und erzeugt so einen  Protonengradienten über die innere  Mitochondrienmembran. 3. Anhand der Standardredoxpotentiale wird beschrieben, ob Systeme  Elektronen aufnehmen oder abgeben,  d.h. oxidiert oder reduziert werden.  4. In Komplex I werden Elektronen von  NADH auf Coenzym Q (Ubichinon)  übertragen und vier Elektronen gepumpt 5.In Komplex II werden Elektronen von  FADH2 auf Coenzym Q (Ubichinon)  übertragen, aber keine Elektronen  gepumpt. 6. Q‐Cytochrom‐c‐Oxidoreduktase (Komplex III) überträgt die Elektronen  von Coenzym Q auf Cytochrom c  und pumpt zwei Protonen. 7. Cytochrom‐c‐Oxidase (Komplex IV)  überträgt zwei Elektronen auf  molekularen Sauerstoff über Häm und  Kupferzentren. 8. Katalase und Superoxiddismutase reagieren mit reaktiven Sauerstoffspezies  zu Wasser und molekularem Sauerstoff.
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