elektrochemischer protonengradient

kata12 · Gast

Meine Frage:
hallo alle zusammen!
ich versuche grade zu verstehen wie ein elektrochemischer protonengradient entsteht. aber leider steig ich da nicht hinter. könnte mir vllt jmd helfen und erklären wie ich mir das vorstellen muss?

Meine Ideen:
danke schon mal

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Hi,

dafür wäre es hilfreich, wenn du aufschreiben würdest, was du bisher dazu weißt.

LG,

Firelion

kata12 · Gast

naja ich weiß dass daran verschiedene Komponenten beteiligt sind und zwar NADH Dehydrogenase, Flavoprotein, Eisenschwefelprotein, Ubichinon, Cytochrom b1, Cytochrom C und Cytochrom a.
und irgendwie gibt es Wasserstoff, Protonen und Elektronen. und die Protonen werden irgendwie transloziert, aber wie weiß ich nicht. und dabei spielen ja auch die Elektronen ein Rolle richtig? aber ich weiß auch nicht wie.
Cytochrom a überträgt seine Elektronen auf Sauerstoff. aber warum weiß ich auch nicht. also irgendwie steig ich da prinzipiell nicht hinter. ich hoffe du kannst mir helfen, dass es mir logisch erscheint.

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Hi,

zu den Elektronen:
Das liegt am Redoxpotential der einzelen Komplexe also wie stark diese an den Elektronen ,, ziehen". Weißt du was Redoxreaktionen sind?
Am Ende werden die Elektronen benötigt, um mit zwei Protonen und dem Sauerstoff zu Wasser zu reagieren.

zu den Protonen:

Die Protonen (also H+) des NADH + H+ werden in den Membranzwischenraum gepumpt. Dadurch sind in diesem mehr H+ als in der Matrix. Das ist der Gradient. Die H+ ,, wollen" daher in die Matrix zurück diffundieren. Dabei wird Energie frei. Diese Eergie nutzt die ATP- Synthase zum Synthetisieren von ATP (nur an diesem Enzym können siezurück diffundieren).
Damit der Gradient nicht zusammenbricht regaiieren die H+ in der Matrix dann zu Wasser. Das iost auch der Grund warum man Sauerstoff benötigt.

LG

kata12 · Gast

ok, das mit den Protonen hab ich verstanden, nur warum werden die Protonen in den membranzwischenraum gepumpt und woher kommen diese?
und das mit den Elektronen versteh ich nicht ganz. wie hängt das mit den komplexen zusammen? ich würd das gerne als abfolge verstehen. weil irgendwie wird Wasserstoff auf das Flavoprotein übertragen. Protonen werden abgegeben und Elektronen werden auf das Eisenschwefelprotein übertragen oder so. ist das so richtig? wenn ja versteh ich aber nicht warum die Protonen dann abgegeben werden und warum die Elektronen dann weitergegeben werden.
ja Redoxreaktion sind oxidation und Reduktion. aber so richtig hat da auch noch nicht klick gemacht. ich weiß dass wenn eine Substanz oxidiert wird, muss eine andere gleichzeitig reduziert wird. verstanden hab ich das aber auch nicht so recht. tut mir leid wegen den fragen, aber ich würd das gerne endlich richtig verstehen.
die Elektronen sind dann praktisch dazu da um den protonengradient aufrechtzuerhalten? damit kein Gleichgewicht entsteht?

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Vorsicht: Wasserstoff ist H2, protonen sind H+ das ist ein Unterschied.

Schau mal hier:
http://www.spektrum.de/lexika/images/ern/a058.jpg

Die Protonen kommen als NADH + H+ aus der Glykolyse und dem Citronensäurezyklus.
Das NADH + H+ kommt gelangt in die Mitochondrienmatrix. Dort überträgt es 2 Elektronen an Komplex I, da dieser ,, stärker an den Elektronen zieht" als das NADH2+. Dadurch wird es oxidiert und wieder zu NAD+, welches wieder für die Glykolyse und den Citronensäurezyklus bereit steht und H* freigesetzt. Der Komplex I wird dadurch reduziert und die freigesetzen H+ werden in den Intermembrabraum gepumpt (die Energie stammt aus der Redoxreaktion).
Dann werden die Elektronen vom reduzierten Komplex I auf den Komplex II übertragen (da dieser in seiner oxidierten Fprm ,,stärker dran zieht". Der Komplex II wird dadurch reduziert und der Komplex I oxidiert. Dieer kann den wieder e- vom NADH + H+ annehmen.

Die e- werden vom Komplex II auf den oxidierten Komplex III überragen, der dadurch reduziert wird. Der oxidierte Komplex II kann den wieder e- vom Komplex I annehmen. Die freigesetzte Energie kann wieder genutzt werden, um H+ in den Intermembran zu pumpen.

Vom reduzierten Komplex III werden die Elektronen auf den oxidierten Komplex IV übertragen. Dadurch wird der Komplex III oxidiert und der Komplex IV reduziert. Die freigesetzte Energie wird genutzt, um H+ in den Intermembraraum zu pumpen. Der oxidierte Komplex III kann wieder Elektronen vom reduzierten Komplex II annehmen.

Der Komplex IV überträgt dann die e- auf molekularen Sauerstoff wodurch O 2- entsteht. Der oxidierte Komplex IV kann wieder e- vom reduzierten Komplex III aufnehmen.

Die H+ diffundieren entlang ihres Gradienten durch die ATP - Synthase vom Intermembranraum zurück in die Matrix. Dort reagieren sie mit dem O2- zu H2O und verringen dadurch den Gradienten nicht. Die durch die Diffusion freigesetzte Energie wird genutzt, um ATP herzstellen.

Die Elektronen werden für die Reaktion von 2 H+ + 1/2 O2 + 2e- --> H2O benötigt und liefern die Energie, um den Protonengradienten aufzubauen.

kata12 · Gast

das hat mir super geholfen! danke! jetzt hab ich noch eine frage. und zwar ist es richtig, dass die NADH-Dehydrogenase (also Komplex I) aus einem Flavoprotein und einem Eisenschwefelprotein besteht?
denn ich hab eine Abbildung in der folgendes dargestellt ist:
NDH überträgt 2H auf Flavoprotein --> Flavoprotein überträgt 2 Elektronen auf Eisenschwefelprotein --> Eisenschwefelprotein überträgt 2 H+ (kommen von Matrix) auf QH2 --> QH2 überträgt Elektron auf Cyt bc1 --> Cyt bc1 überträgt Elektron auf Cyt c --> Cyt c überträgt Elektron auf Cyt a --> Cyt a überträgt Elektron auf Sauerstoff.
Ist das so richtig? Ich versteh aber nicht woher der Wasserstoff (nicht Protonen) am Anfang kommt und warum dieser auf das Flavoprotein übertragen. und warum überträgt dann das Flavoprotein Elektronen?

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Zum Komplex I: ja. Der Ablauf stimmt soweit auch.

Das sind Protone und kein Wasserstoff.
Die H+ sind an das NADH+ H+ gebunden. Dieses entesteht , während der Glykolyse und dem Citronensäurezyklus. Außerdem liegt in einer wässrigen Lösung auch immer ein Teil des Wassers als H+ und OH- vor.

Die Elektronen werden von aufGRund der unterschiedlichen Elektronegativität von einem Komplex zu einem anderen übertragen. Die oxzidierte Form des ljeweils nächsten Komplex zieht stärker an den Elektronen als die reduzuerte Form des jeweils aktuellen.

kata12 · Gast

ist es auch richtig zu sagen, dass das Flavoprotein der NADH-Dehydrogenase die Elektronen an das Eisen-Schwefel-Protein weitergibt und dieses die Elektronen dann an QH2 weiterleitet? Kann man sagen dass das Flavoprotein oxidiert wird und das Eisen-Schwefel-Protein reduziert wird? und das die Energie die dabei frei wird genutzt wird, um die Protonen von der Innenseite auf die Außenseite zu translozieren? ich will nur sicher gehen, ob ich das mit der NADH-Dehydrogenase so richtig verstanden habe, weil diese ja aus den verschiedenen Komponenten besteht.