{"id":1383,"date":"2020-04-24T11:44:11","date_gmt":"2020-04-24T09:44:11","guid":{"rendered":"http:\/\/bioclips.info\/?page_id=1383"},"modified":"2023-07-18T11:52:28","modified_gmt":"2023-07-18T09:52:28","slug":"atpase-die-kleinste-turbine-der-welt","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/bioclips.info\/?page_id=1383","title":{"rendered":"ATP-Synthase – die kleinste Turbine der Welt"},"content":{"rendered":"\n

In einem Wasserkraftwerk wird Wasser hinter einer Mauer angestaut. Dieser R\u00fcckstau erzeugt in Turbinen eine Rotation, die in Stom umgwandelt wird. Dieses Prinzip erkl\u00e4rt als Analogie, wie in Mitochondrien und Chloroplasten mittels ATP-Synthase chemische Energie in Form von ATP erzeugt wird. Angestaut werden hier Protonen, die Staumauer ist die innere Membran, in die als „Turbine“ die ATP-Synthase eingelassen ist. Der Mechanismus der ATP-Synthase beruht ebenfalls auf der einer Rotationsbewegung, die die ATP-Synthese antreibt. Man kann hier von einer molkularen Mechanik sprechen, die der Energiegewinnung dient.<\/p>\n\n\n\n

\"\" Worum gehts?<\/h2>\n\n\n\n
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  1. Wie ist die ATP-Synthase aufgebaut?<\/li>\n\n\n\n
  2. Welcher funtionelle Zusammenhang besteht zwischen den Bauteilen?<\/li>\n\n\n\n
  3. Wie verl\u00e4uft die Synthese von ATP an der inneren Mitochondrienmembran w\u00e4hrend der Endoxidation (Atmungskette)?<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Aufbau der ATP-Synthase<\/h2>\n\n\n
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    \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

    Die F-1 Untereinheit<\/h3>\n\n\n\n
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    • Die F1<\/sub> Untereinheit besteht aus 5 unterschiedlichen Peptiden ( \u03b1, \u03b2, \u03b3, \u03b4 und \u03b5). Die jeweils drei \u03b1 und \u03b2 Untereinheiten bilden den Hauptanteil und sind abwechselnd angeordnet.<\/li>\n\n\n\n
    • Nur die \u03b2-Untereinheiten sind direkt an der Katalyse beteiligt. Die \u03b3- und \u03b5-Untereiheiten bilden den zentralen Stiel.<\/li>\n\n\n\n
    • Die F1 Untereinheit ragt in die Matrix.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Die F-0 Untereinheit<\/h3>\n\n\n\n

      Die F0<\/sub> Untereinheit ist der hydrophobe Teil, der in die Membran integriert ist. 10-14 c-Untereinheiten bilden einen Ring. Die a-Untereinheit ist an den Ring angelagert. Sie enth\u00e4lt zwei halbdurchl\u00e4ssige Protonenkan\u00e4le und bildet die Basis f\u00fcr die au\u00dfen angelegt S\u00e4ule, die \u00fcber zwei b-Untereinheiten und eine \u03b4-Untereinheit die Verbindung zum F1-Komplex herstellt.<\/p>\n\n\n\n

      \"\" Was man im Folgenden wissen muss<\/h3>\n\n\n\n
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      • Die ATP-Synthase l\u00e4sst sich funktionell in eine bewegbliche Einheit, der Rotor, und eine starre Einheit, der Stator, gliedern.\n
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        • Der Rotor besteht aus dem c-Ring und dem zentralen (\u03b3-\u03b5-) Stiel.<\/li>\n\n\n\n
        • Der Stator besteht aus der S\u00e4ule (a, \u03b4- Protein sowie 2b-Proteinen) und jeweils 3 \u03b1- und \u03b2-Proteinen. Sie bilden sich abwechselnd ein Hexamer.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

          Zusammenhang von Struktur und Funktion bei der ATP-Synthase<\/h2>\n\n\n\n

          Der Stator<\/h3>\n\n\n\n
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          • Der Stator als starrer Komplex enth\u00e4lt die katalytische Einheit, die f\u00fcr die ATP – Synthese verantwortlich ist.<\/li>\n\n\n\n
          • \u00dcber die Halbprotonenkan\u00e4le (A und B) des a-Proteins der S\u00e4ule erfolgt der Protonentransport durch die Membran.<\/li>\n\n\n\n
          • Der Kanal E (Eingang) nimmt Protonen auf und \u00fcbertr\u00e4gt sie auf den Proteinring. Sie vollf\u00fchren dann eine vollst\u00e4ndige Rotation bis zum Kanal A (Ausgang), wo sie in die Matrix entlassen werden (Protonenfluss).<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

            Der Rotor<\/h3>\n\n\n\n
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            • Der Rotor ist das bewegliche Element der ATP-Synthase. Er besteht aus einem Protonenring und dem zentralen Stiel, der neben der S\u00e4ule eine Verbindung zum Stator herstellt.<\/li>\n\n\n\n
            • Der Protonenfluss versetzt den Proteinring in eine rotierende Bewegung, die den zentralen Stiel ebenfalls rotieren l\u00e4sst.<\/li>\n\n\n\n
            • Dadurch erfolgt die enzymatische Umsetzung der Substrat ADP und Posphat in das Produkt und vor allem die Freisetzung der ATP-Molek\u00fcle aus der Bindungstelle des Enzyms.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
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