Vektorielle Katalyse

Question 1

Was bedeutet vektorille Katalyse?

Answer 1

-Katalyse bei der sich etwas von etwas weg oder auf etwas zu bewegt -dirketional, daher vektoriell -z.B. ionenfluss durch Membran

Question 2

Was ist das curie-progogine principle?

Answer 2

-die Kopplung eines skalaren Prozessen(z.B. ATP-Hydrolyse im Cytosol) und eines vektoriellen Prozessen benötigt einen Vektoriellen Kopplungsmechanismus -asymmetrisches Enzym in Membran

Question 3

Was ist ein biologischer Photorezeptor?

Answer 3

-Protein mit lichtempfindlichen organischem Molekül, das Licht einfängt(Chromophor) -führt zu chemischen oder elektrischem Signal

Question 4

Was ist die Funktion von Bacteriorhodopsin?

Answer 4

-nutzt Lichtenergie, um Protonen gegen einen Gradienten über eine Membran zu transportieren -elektrochemischer Gradient kann genutzt werden, um ATP zu generieren(ATP-Synthase) oder für sekundär aktiven Transport ->einfacher Weg Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln

Question 5

Was ist Retinal?

Answer 5

-es handelt sich, um ein Vitamin A Aldehyd -ist mit einem Lysinrest über eine Schiffsche Base gebunden

Question 6

Was lässt sich zur Effizienz von Bacteriorhodopsin sagen?

Answer 6

• maximal ein Proton wird pro absorbierten Photon transportiert
• nicht jedes Photon führt zum Protonentransport
• Quantum efficiency-> 0.3 - 0.6(max 1)

Question 7

Photozyklus beschreiben

Answer 7

-all trans-> excited zu Frank-Condon state-> relaxiert innerhalb diesen und geht dann entweder in J/K 13cis-Retinal über oder in den Dunkelzustand all trans

Question 8

Was ist das I,S,T-Modell?

Answer 8

• es werden die Konformationsänderungen des BRs über die Zeit beschrieben anhand der Absorptionsspektren
• I = retinal isomerization

S = Structural change

T = transport : H+ uptake inside the cell, and release to the extracellular bulk phase

Question 9

Was treibt den Protonentransport beim BR?

Answer 9

• durch die Excitation des Retinals, kommt es zu einer drastischen pKa-Änderung des Schiffsche Base Stickstoff und den umgebenden Aminsosäuren
• pKa-Änderung führt zur Protonenbewegung innerhalb des proteins an der Protonen
• donor(innerhalb) und akzeptor-Seite(außerhalb)

Question 10

Wovon wird der Protonentransport eigentlich übermittelt? Welche Rolle spielt Wasser?

Answer 10

• Photonenabsorption
• pKa-Änderung der Retinal Schiffsche base und Aminosäuren mit titrierbaren Gruppen(Aspartat und Glutamat)
• Distanz zwischen RSB und Akzeptor 1 zu lang: es wird über ein netz von Wasser geleitet

Question 11

Wie wird die Energie eines Photons bestimmt? Was ist die Triebkraft?

Answer 11

E=hc/λ

• bei λ=570nm sind das E=176kj/mol
• nach Retinal isomersiation sind ca. 1/3 im K-Intermediat gespeichert(später als Wärme abgegeben)
• das Proton benötigt 27 kj/mol also eine Triebkraft von 280mV

Question 12

Schritte Transport Bacteriorhodopsin?

Answer 12

0. Photon absorption
1. Retinal Isomerisation mit pkA-Änderung der Retinal Schiffsche Base(RSB)
2. H⁺-Transfer auf Akzeptor 1->Asp85
3. H⁺-freisetzung des zweiten Rezeptors(Glu204) in Extrazellularraum nach Rotation eines Arginins
4. Reprotonierung der RSB durch ein Aspartatrest(Donor 1)
5. Reprotonierung von D1
6. H⁺ Transfer von Akzeptor1(Asp) zu A2(Glu)