VL 6 Inhalt

Question 1

Funktion der PS

Answer 1

ATP Synthese und NADPH Bildung für
weitere Stoffwechselprozesse

Question 2

Energieumwandlung:

Answer 2

–Sonnenlicht →H+gradient →ATP
–H2O →Elektronentransport →NADPH

H2O als Elektronendonator

Question 3

Welche Komplexe sind plastiden- und welche Kernkodiert?

Answer 3

die zentralen Proteine von PS II und cytb6/f sind plastidenkodiert

Question 4

Light-Harvesting Komplexe, wie liegen sie vor?

Answer 4

in PSI: LHC als monomere
in PSII: LHC als Monomere und Trimere aus untersch Varianten des LHC

Question 5

Position der LHC und Vorkommen

Answer 5

• membranständig mit 3 Transmembrandomänen
  -weitere loops für Interaktionen im Stroma und Lumen
• in den Kernkomplexen von PS i und PS II sind nur CHl a WICHTIG

Question 6

Organisation des Photosystem II in der Thylakoidmembran

Answer 6

PS II= core Proteine+LHC
-Reaktionszentrumsproteine D1 und D2

-Core Proteine CP43 und CP47, Antennen um D1 und D2

-P680 das zentrale Reaktionszentrums-chlorophyll: ein Chl.-Paar (“special pair”).

-Die Quinone sind die finalen Elektronenakzeptoren des Reaktionszentrums des PS II-Typs

*Spiegelsymmetrie

*Im PSII auch der Wasserspaltungs-apparat: mit 4 Mn und 1 Ca in einem Komplex, der dem Wasser Elektronen entziehen kann (Wasser wird gespalten und oxidiert). PsbO (MSP) stabilisiert den Ca/Mn Komplex

Question 7

Kofaktoren im PS II

Answer 7

35 Chla(CP43: 13 und CP47: 16 Chl, derRest, also je 3 Chl in D1/D2)
2 Phäophytine
2 Plastochinone
2 Häme
12 Carotenoide
mind. 25 Lipide
2 Tyrosine (TyrosinZ und TyrosinD)
1 nicht-hämEisen
Mn4Ca-Cluster

Question 8

PSII Reaktionszentrum

Answer 8

1. D1 & D2 = Core Reaktionszentrums Proteine
   P680 = Prim. Reakt.Zentrums Chlorophyll
   Carotinoide und ein weiteres Chl-Paar
   2 Phäophytin (Chlorophyll ohne Mg+)
   Plastoquinone (2 e-Akzeptoren
2. Core-Antennenkomplex mit Chlorophyll a (CP47 und CP43)
3. Sauerstoff-erzeugender Proteinkomplex

Question 9

Elektronentransportkette im PS II

Answer 9

Elektronentransportkette:
special pair aus 4 Chl (2 symm. gegenüber)
nur Chl D1 wird oxidiert -> e- an Pheopyhtin D1 -> e- an Quinon a&b an den Rand des Komplexes -> e- an mobile Carrier

kein Transport rechts

oxidierte Chl werden durch Tyrosinrest neutralisiert,
jetzt oxidiertes Tyrosin wird durch Oxidation des H2O am Mangancluster neutralisiert

Question 10

Elektronentransfer im PSII - 2 Aspekte

Answer 10

1- Ladungstrennung im special pair durch Lichtenergie
2 -Oxidation des Wassers durch Neutralisierung des special pairs

Question 11

Photosystem II Strukturmodell (vllt nicht so wichtig, geht noch mehr)

Question 12

Schema des Wasser-Spaltung-Komplexes

Answer 12

4 Mn um1 Ca lokalisiert

Liganden kommen von D1 und CP 43
*Aminosäurereste von CP43 und D1 interagieren zumeist mit zwei Metallionen

Question 13

Kok Zyklus . O2-Erzeugung in 5 Schritten in der Wasserspaltungsreaktion

Answer 13

durch Mg/Ca Cluster:

• angeregtes P680* wird durch Tyrosin reduziert
• Tyr + holt sich ein e- vom Mn4 CA Cluster
• 4 Photonen Absorption Schritte
  -hohe elektropositive Ladung
• es werden 4 e- von H2O aufgenommen => elektropositivste Reaktion der Natur

(Elektronen werden nacheinander durch eine Licht-getriebene Reaktion den beiden gebundenen H2O-Molekülen entzogen (So->S4).
In dem Schritt zur Wiederherstellung (S4->So), der Licht-unabhängig erfolgt, wird O2 freigesetzt und erneut 2 Moleküle H2O gebunden. )

Question 14

O2-Freisetzung in dem Mn/Ca-haltigen Proteinkomplex

Answer 14

4 Blitze pro Reaktionszyklus
-> nach jedem 4. Blitz wird ein Molekül O2 freigesetzt

• die erste Freisetzung erfolgt nach dem 3. Blitz: Chl starten im einfach oxidierten Zustand S1

Question 15

Arrangement ofthePSII C2S2M2(L2) supercomplex.. ganz grob

Answer 15

Core proteine in DImere, zweifach, LHCb Antennen drum herum , je nachdem wie viele nötig sind

Question 16

Elektronentransfer zwischen PSII & Cytb6/f-Komplex Die beweglichen Elektronencarrier

Answer 16

Plastoquinon
1. PQ nimmt insgesamt 2 Elektronen vom Phäophytin auf.
2. PQ nimmt auch 2 H+ aus dem Stroma auf.
3. PQ verschickt Elektronen zum Cytochrom b6f-Komplex und entläßt H+ ins Lumen

Question 17

Die Proteinkomplexe der Photosysteme:
2. Cytochrom b6/f-Komplex
grober Aufbau und Funktion

Answer 17

Dimerstruktur, speigelsymmetrisch
8 Protein-UE/Monomer,
Cofaktorren je Monomer: 4 Häm und 1 Fe-S- Cluster, 1 Chl a, 1 PQ

Generelle Aufgaben:
- Weiterleitung der e- zum PS I
+ Tragen zum Aufbau des Protonengradient bei durch H+ Pumpe ins Lumen durch Q Zyklus

Question 18

Co-Faktoren in der Photosynthese

Answer 18

Häm: auch ein Tetrapyrol, hat Eisen gebunden

Eisen-SChwefel.-Cluster: für Redoreaktion

Question 19

Der Q-Zyklus im Cytochrom b6/f-Komplex

Answer 19

2x werden Plastochinone durch den Cytochrom b6f-Komplex oxidiert,
-> Elektronentransport & Protonentransfer

2 Bindungsstellen für Plastochinon

Durch Q-Cyclus werden 4 Protonen in 2 Turnover eines PQH2 gepumpt

(hier könnte noch mehr geschrieben werden)

Question 20

Elektronentransfer zwischen Cytb6/f-Komplex & PSI

Answer 20

Plastocyanin:
1. Kleines Cu-haltiges Protein
2. H2O löslich und frei beweglich
3. Im Lumen
4. Transferiert Elektronen von Cyt b6f zum PSI.

Question 21

Die Proteinkomplexe der Photosysteme:
3. Photosystem I
Reaktionszentrum

Answer 21

1.nur an einer Seite LHC

2. Reaktionszentrum : Psa A und Psa B (=D1 und D2)
   P700 : primärer e-Donor, durch 2 x 2 Chlorophylle gebildet, (hier Ladungstrennung)
   Coreantenne mit 96 Chlorophyllen
3. Cofactoren für den Elektronentransfer
   Chlorophyll, prim. Akzeptor
   Phylloquinon, sek. Akzeptor
   -Eisen-Schwefel-Komplexe: FeSx, FeSA, FeSB
   sind die terminalen Elektronenakzeptoren des PS I, danach auf Fd
4. Ferredoxin (Fd) lösliches Protein
   Reduziert NADP+ mit Hilfe der Ferredoxin-NADP-Reduktase

Question 22

Reaktionsschema des Elektronentransports des PS I

Answer 22

im PS I: aktivierte e- werden zur Reduktion des NADP+ genutzt

Redoxpotential von Ferredoxin ox/red ist -530 mV
-> 1.31 V elektronegativer als der ursprüngliche e-Donor (O2/2 H2O hat ein Potential von 820 mV)
-> Reduziertes Ferredoxin kann nun NADP+ zum NADPH reduzieren
(Em = -320 mV) mittels der
Fd-NADP-Reduktase

Question 23

Zusammenfassung: Strukturelle Organisation des lichtgetriebenen Energietransfers und Elektronenflusses

Answer 23

In Thylakoidmembranen: 2 verschiedene Photosysteme, jedes mit seinem eigenen Reaktionszentrum und eigenen Antennenkomplexen.
*Photosystem Imit Reaktionszentrum P700, zusammen mit LHCA Proteinen ein hohes Chlorophyll a/b Verhältnis.
*Photosystem IImit Reaktionszentrum P680, zusammen mit LHCB Proteinen einen ausgeglicheneren Anteil an Chlorophyll a und b Molekülen
*Zwei Reaktionszentren erforderlich, um die Lichtenergie-getriebene Oxidation des Wassers(bzw. Sauerstoff-bildung) für die Reduktion des NADP+zu nutzen
*Zwischen beiden Photosystemen gibt esdie Elektronen-transportkettemit beweglichen Redoxpartnernund dem Cytochrom b6f-Komplex: Damit Elektronentransfer zwischen H2O und NADP+ möglich, und O2und NADPH werden gebildet.