Wie sind Chloropkasten und Mitochondrien entstanden?
Mitochondrien und Chloroplasten sind durch Endosymbiose aus Prokaryonten entstanden
Sie sind (u.a.) für ATP‐Produktion durch Atmung bzw. Photosynthese verantwortlich
Ein Großteil ihrer Proteine wird von Genen im Zellkern
codiert, sie besitzen aber noch eigene DNA
Wie sind Mitochondrien und Chloroplastenn aufgebaut?
Welcher Prozess findet in der Membran von M+C statt?
Elektronentransportprozesse und chemiosmotische Kopplung
Welche Funktion haben Mitochondrien?
Was sind weitere Merkmale?
Mitochondrien erzeugen große Mengen ATP im Citratzyklus und der Atmungskette
Mitochondrien spielen eine wichtige Rolle für das Altern und die Apoptose
Mitochondrien haben eine essentielle Funktion in der Biogenese von Fe/S‐Clustern (sind wichtig für Cofaktoren, somit wichtig für Stoffwechsel)
Mitochondrien haben ein eigenes Genom und Proteinsynthesemaschinerie
Die meisten mitochondrialen Proteine sind kerncodiert und werden post‐translational importiert
Wie funktioniert die Aerobe Oxidation in Mitochodrien?
Substrate: Pyruvat und Fettsäuren
Außenmembran durchlässig, Innenmembran mit Transportern
Membranen permeabel für Gase
Erzeugung von NADH im Citratzyklus
Transfer von e‐ auf O2, Pumpen von H+ in der Atmungskette -> proton‐motive force
ATP‐Synthese durch Rückfluss von H+ durch ATP Synthase
Wie genau funktioniert die Atmungskette?
Elektronen aus NADH oder Succinat werden von der NADH‐Dehydrogenase (Komplex I) bzw. Succinat‐Dehydrogenase (Komplex II) auf Ubichinon übertragen; von dort über die Cytochrom c‐Reduktase (Komplex III) auf Cytochrom c ; von dort über die Cytochrom c‐Oxidase (Komplex IV) auf O2
Komplexe I, III und IV pumpen dabei Protonen in den Intermembranraum
Wie funktioniert die ATP-Synthase?
Protonen strömen von der hohen Konzentration (Intermembranraum) zur niedrigen Konzentration (Matrix)
Dabei bringen sie den Rotor in der Innenmembran zum
Drehen
Der Schaft (lila) bewirkt Konformationsänderungen in
den katalytischen Untereinheiten (grün) im statischen Teil —> ATP‐Synthese aus ADP und Phosphat
Molekulare Turbine: Strömungsenergie wird in Drehbewegung umgewandelt
Wie ist die Struktur von Mitochondrien?
4 Kompartimente: Außenmembran, Innenmembran, Intermembranraum, Matrix
Die Innenmembran bildet Cristae, Cristae Junctions und dieInnere Grenzmembran (inner boundary membrane)
Wo sitzen die ATP Synthase‐Dimere
Reihen von ATP Synthase‐ Dimeren sitzen an den Kanten der Cristae
Die Anordnung der ATP Synthase‐Dimere an den Kanten der Cristae erlaubt eine effiziente ATP‐Produktion
Was sind Eisen/Schwefel‐Cluster (Fe/S) und wo kommen sie vor?
Fe/S‐Cluster sind prosthetische Gruppen einer Reihe von Enzymen, die an Redox‐Reaktionen beteiligt sind.
Sie kommen in mitochondrialen und nicht‐mitochondrialen Enzymen vor.
Fe/S‐Cluster werden in Mitochondrien synthetisiert und in das Cytosol exportiert.
Die mitochondriale Fe/S‐Cluster Synthese ist in praktisch allen eukaryontischen Zellen essentiell –auch in Organismen, die ohne Atmungsaktivität überleben können.
Wie erfolgt der Proteinimport in Mitochondrien?
Die meisten mitochondrialen Proteine sind kern‐codiert und werden posttranslational importiert
Verschiedene Importwege existieren in die Außenmembran, den Intermembranraum, die Innenmembran und Matrix
Der Hauptimportweg von Matrixproteinen mit Präsequenz (Signal) geht durch den TOM und TIM Komplex
Chaperone verhindern das AS-Ketten wieder “herausrutschen” und so können sie in die Membran diffundieren
Was sind Merkmale der Mitochondrien DNA?
Mitochondrien haben eine eigene DNA
Mitochondrien haben ca. 1000 verschiedene kern‐codierte Proteine und eine kleine Zahl (13 im Menschen) mitochondrial codierter Proteine
Mitochondriale Genome codieren Atmungskettenunter‐einheiten, ribosomale Proteine, rRNAs und/oder tRNAs
Mitochondrien DNA nur von Mutter weitervererbt
Wie sieht der Metabolismus von Chloroplasten aus?
Was sind Merkmale der Chloroplasten DNA?
Plastidäre Genome codieren ca. 80‐90 Proteine und ca. 45
RNAs
Mitochondrien und Chloroplasten:
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