Fragen oP

Question 1

1. Definieren Sie den Begriff Oxidative Phosphorylierung.

Answer 1

1. Dies ist der Prozess in welchem ATP hergestellt wird, wobei dies durch den Transfer von
   Elektronen aus NADH oder FADH2 an O2 über eine Serie von unterschiedlichen
   Elektronencarriern innerhalb der Mitochondrienmembran angetrieben wird.

Question 2

2. Skizzieren Sie den Aufbau eines Mitochondriums und zeigen Sie die Orte auf, an denen
   Oxidative Phosphorylierung und Citratzyklus stattfinden.

Answer 2

2. Die Skizze sollte die Gesamtstruktur und Beschriftung mit äußerer und innerer Membran,
   Intermembranraum, Matrix und Cristae beeinhalten. Der Großteil des Citratzyklus findet in der
   Matrix statt, wohingegen die Oxidative Phosphorylierung in der inneren
   Mitochondrienmembran abläuft. Die Skizze sollte der Abbildung 18.2 entsprechen.

Question 3

3. Was ist die gegenwärtig vorherrschende Lehrmeinung für die Anwesenheit von Mitochondrien
   in eukaryotischen Zellen? Was sind Argumente dafür?

Answer 3

3. Es wird angenommen, dass diese Organellen ein Resultat eines endosymbiontischen
   Ereignisses sind (Stichwort Endosymbiontentheorie). Der Aufbau der Mitochondrien stimmt
   mit dieser Theorie überein. Zusätzlich zeigen DNA-Sequenzanalysen der mtDNA dass ein
   Vorgänger eines existierenden Bakteriums die Quelle für die bestehenden Mitochondrien sind.

Question 4

4. Beschreiben Sie den Weg, wie Elektronen ausgehend vom FADH2 die Elektronentransportkette
   betreten.

Answer 4

4. Succinatdehydrogenase, welche FADH2 herstellt, ist Bestandteil des Succinat-Q-ReduktaseKomplexes.
   Das FADH2 verlässt den Komplex nicht, transferiert seine Elektronen zum EisenSchwefel-Zentrum
   des Komplexes und schließlich auf Q.

Question 5

5. Erklären Sie warum weniger ATP aus der Reoxidation von FADH2 als aus NADH resultiert.

Answer 5

5. Komplex II ist keine Protonenpumpe. Wenn Elektronen vom FADH2 zum Sauerstoff fließen, wie
   von Komplex II, III und IV katalysiert, werden weniger Protonen aus der Matrix gepumpt, im
   Vergleich zu NADH. Deshalb werden schlussendlich weniger ATP-Moleküle hergestellt.

Question 6

6. Geben Sie die ausgeglichene Reaktionsgleichung für die Nettoreaktion, die von Q-CytochromC-Oxidoreductase
   katalysiert wird, an.

Answer 6

6. QH2 + 2 Cyt Cox + 2 H
\+
matrix Q + 2 Cyt Cred + 4 H
\+
cytosol

Question 7

7. Diskutieren Sie die Evolution des Cytochrom-C-Proteins.

Answer 7

7. Cytochrom C wurde in vielen verschiedenen Organismen mit mitochondrialen
   Atmungssystemen untersucht und zeigt nur sehr geringe Abweichungen. Cytochrom C aus
   vielen unterschiedlichen Organismen kann mit Cytochrom C-Oxidase aus anderen Organismen
   reagieren, was die geringen strukturellen Unterschiede der Interaktionsflächen anzeigt. Die
   Aminosäuresequenzen der einzelnen Cytochrom-C-Proteine sind ähnlich und trotz einer
   Evolutionsdauer von Milliarden Jahren ist die Sequenz bei 25 % der Aminosäuren unverändert.

Question 8

8. Welche Rolle spielen die Protonen in der ATP Synthese durch die FoF1-ATP-Synthase?

Answer 8

8. Der Protonengradient ist für die ATP-Synthese notwendig, da die Bindung eines Protons an das Enzym
   zu einer konformationellen Änderung führt, die das gebundene ATP freisetzt. Die Rolle des
   Protonengradienten liegt nicht darin ATP herzustellen, sondern es aus der Synthase freizusetzen.

Question 9

9. Was war der Beweis für die Rotation der ATP-Synthase während des Substratumsatzes?

Answer 9

9. Durch Benutzung der klonierten 3 3 -Untereinheiten, wobei die -Untereinheiten mit einem
   Histidinrest an eine mit Nickel-beschichtete Oberfläche gebunden wurde und einem weiteren
   Fluoreszenz-tag, der an die –Untereinheit gebunden wurde, konnte die Rotation durch
   Fluoreszenz-Mikroskopie beobachtet werden.

Question 10

12. Wie wird die Oxidative Phosphorylierung reguliert?

Answer 10

12. Nur wenn ADP zur simultanen Phosphorylierung zu ATP vorhanden ist, können die Elektronen
    fließen. Deshalb läuft die Synthase von ATP nur ab, wenn die ADP-Konzentrationen hoch sind.
    Dies wird als Akzeptorkontrolle bezeichnet.