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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Entkoppler der Atmungskette - Verstanden?!



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Grübler
13.01.2007, 13:13
Hi!

Ich denke, ich habe das Prinzip verstanden, aber ein paar Kommilitonen weigern sich vehement, das zu glauben. Vielleicht bin ich ja auch falsch, aber deswegen schreibe ich das ja auch hier ;-)


Entkoppler der Atmungskette machen die innere Mitochondrienmembran druchlässiger für Protonen; z.B. sind das schwache Säuren, die im Intermembranraum Protonen aufnehmen, durch die Membran hindurchdiffundieren und in der alkalischen Matrix die Protonen wieder abgeben. Dann fängt das wieder von vorne an.

Um den Gradienten aufrecht zu erhalten, arbeiten die Komplexe I-IV nun wesentlich schneller; logischerweise entsteht Wärme. Und der O2-Verbrauch in Komplex IV wird deswegen auch maximal. Allerdings kann der erforderliche Gradient für die ATP-Synthase - trotz aller Bemühungen - nicht aufrecht erhalten werden.

Folglich entsteht Wärme, kein ATP, und der O2-Verbrauch ist maximal.


Hoffentlich bin ich nicht so weit von der korrekten Beschreibung entfernt ;-) Danke auf jeden Fall schon mal für eure Antworten :-)

Hoppla-Daisy
13.01.2007, 13:16
Naja, dat is ja so mit der Energie (wie auch immer aufgebaut): sie geht nich verloren. Und wenn der Protonengradient zusammenbricht bzw. entweicht, dann muss die Energie ja nun irgendwo hin entweichen. Insofern stimme ich dir zu. Aber ob die Komplexe dann wieder durchlaufen werden und wenig O2 verbraucht wird. Neeee, das glaub ich nicht. Da die äußere Mito-Membran ja auch porös ist, ist sie ja für alles frei durchgängig. Also würde es m. E. keinen Sinn machen, dass dann die Komplexe nochmal durchlaufen werden.

Aber ich bin nun wirklich nicht der BC-Freak :-D

Aber ich kann micht entsinnen, dass in der VL neulich sogar sowas ähnliches gesagt wurde. Krieg's aber nicht mehr zusammen, weil es zu hoch für mich war :-))

roger rekless
13.01.2007, 13:46
Um den Gradienten aufrecht zu erhalten, arbeiten die Komplexe I-IV nun wesentlich schneller; logischerweise entsteht Wärme.

Die Wärme entsteht meines Wissens nicht dadurch, dass die Komplexe aus irgendwelchen Gründen schneller arbeiten. Sie ensteht dadurch, dass der Protonengardient genutzt wird, nur diesmal nicht durch die ATPSynthase, sondern z.B. durch Thermogenin. Thermogenin wirkt als Kanalprotein, dass die Protonen (anstatt durch die ATP-Synthase) wieder ins Mito flutschen lässt. Die Energie, die bei so einem Gradientengetrieben Protonentransport frei wird, wird nicht chemisch fixiert (wie normalerweise in Form von ATP), sondern wird einfach als physikalische Wärmeenergie frei.

Grübler
13.01.2007, 13:48
Danke schon mal für die Antworten :-)

Ist denn der Rest meiner Beschreibung zutreffend?

Ulle
13.01.2007, 13:52
Ja, denke schon, dass Du es insgesamt ganz gut verstanden hast.

Braunes Fettgewebe und das schon erwähnte Thermogenin sollte man sich in dem Zusammenhang vielleicht auch anschauen, dann versteht man den Sinn hinter der Sache besser.

roger rekless
13.01.2007, 14:00
Danke schon mal für die Antworten :-)

Ist denn der Rest meiner Beschreibung zutreffend?

Ich bin mir nicht sicher, ob es stimmt dass "der Gradient nicht aufrecht erhalten werden kann". Der wird schon weiterbestehen, nur halt anders genutzt, oder sehe ich das jetzt falsch? Lediglich die ATP-Synthase wird "abgekoppelt" und stattdessen sausen die Protonen durch das Entkopplerprotein. Ich glaube die ganzen Komplexe die vorher dran sind, arbeiten ganz normal... die "merken" ja nicht, dass er Protonengradient, den sie aufbauen, jetzt nicht mehr von der ATP-Synthase, sondern vom Entkoppler in Energie umgewandelt wird.

Hoppla-Daisy
13.01.2007, 14:08
Ich bin mir seeeeehr sicher, dass unser Prof. sagte: Der Protonengradient bricht zusammen!

Grübler
13.01.2007, 14:14
Ich könnte mir vorstellen, dass der Entkopplungsmechanismus die Protonen schneller wieder in die Matrix zurückbringt, als die Komplexe welche herauspumpen können ... ?

roger rekless
13.01.2007, 14:16
Ich könnte mir vorstellen, dass der Entkopplungsmechanismus die Protonen schneller wieder in die Matrix zurückbringt, als die Komplexe welche herauspumpen können ... ?

ok das könnte gut sein. dann würde der gradient über kurz oder lang zusammenbrechen. allerdings ist die frage, wie dann weiter wärme produziert wird, wenn der gradient flöten geht. tiere schaffen es ja immerhin nen ganzen winterschlaf lang...

Monty
13.01.2007, 14:23
Naja, wenn Thermogenin daran beteiligt ist, dann wird das schon bedarfsgerecht reguliert werden, so dass auch mal noch ein bissschen ATP bei Bedarf gebastelt wird. Kippt man Unmengen von 2,4-Dinitrophenol auf's Mito, dann wird der Gradient aber ganz sicher unkontrolliert zusammenbrechen.

Duncan84
13.01.2007, 14:48
Über das Problem habe ich auch schon öfter nachgedacht und ich glaube, dass die meisten Bücher hier auch nicht klar machen, wo denn eigentlich die Wärme entsteht.
mE entsteht die Wärme nicht durch "Abbau" des Gradienten. Wo soll denn da Wärme entstehen? Wenn ich Farbe in Wasser kippe, entsteht auch keine Wärme bei der Diffusion (was nichts anderes als der Abbau eines Gradienten ist). Die Wärme entsteht im Citratzyklus bei den Redoxreaktionen der Stoffe. Endprodukt ist hier NADH, welches zum Aufbau des Gradienten verwendet wird. Dieser wird durch die Entkopllung wesentlich schneller abgebaut als durch die langsame ATP Synthese. In Folge kann der Citratzyklus wesentlich schneller ablaufen und somit entsteht bedeutend mehr Wärme. (Hinzu kommt bzw Grund für die "langsame" ATP Synthese: die ATP Synthese kann nur dann ablaufen, wenn ADP zur Verfügung steht, also ATP abgebaut wurde. Die Entkopplung spart diesen Umweg sozusagen. Wo soll der Körper auch mit dem ATP hin, wenn er eigentlich nur Wärme erzeugen will?)

Jetzt kommt sicher jemand und will mir den Energieerhaltungssatz um die Ohren werfen und mich fragen, wo denn die Energie des Gradienten hingeht, wenn dieser verschwindet: ich denke, der geht in die gleichmäßige Verteilung der Teilchen. Nen Gradient ist ja nix anderes als Energie, die man nutzen kann, um diesen wieder aufzulösen, sprich: die Teilchen wieder zu verteilen. Hier mag ich aber auch falsch liegen, Physik ist nicht sooo mein Ding.

roger rekless
13.01.2007, 14:55
bist du da 100% sicher? in meinen büchern steht 100% dass die wärme beim übertritt des protons in die mitomatrix frei wird.


mE entsteht die Wärme nicht durch "Abbau" des Gradienten. Wo soll denn da Wärme entstehen?

ein gradient ist potentielle energie. diese wird ja im normalfall für die ATP-synthese benutzt, oder wo sollte die nötige energie sonst herkommen? jeder gradient birgt potentielle energie, wenn diese frei wird, und nicht chemisch fixiert wird, entsteht freie energie a.k.a. wärme

der vergleich mit farbe und wasser hinkt imo. zumal die beiden stoffe nicht durch eine membran o.ä. getrennt sind.

Duncan84
13.01.2007, 15:08
also ich meine mal in nem physiobuch gelesen zu haben, dass die wärme im citratcyclus frei wird und finde das auch wesentlich logischer. wie gesagt, wird die potentielle energie eben nicht als wärme frei sondern als verteilung der teilchen (kinetische energie). zudem denke ich nicht, dass der vergleich mit der farbe hinkt. wenn ich einen farbklumpen in wasser werfe, ist das quasi der zustand, den wir hätten, wenn wir die innere mitochondrienmembran auflösen wirden. nach eurer theorie müsste dabei wärme entstehen.
wenn ich einen ball hochhebe, hat er auch potentielle energie, wenn ich ihn loslasse wird diese energie nicht als wärme, sondern als kinetische energie frei.

Duncan84
13.01.2007, 15:25
Kleiner Silbernagel:

"Es [Thermogenin] ist ein H+ Uniporter, der in der inneren Mitochondrienmembran, der den Gradienten kurzschließt und somit die (Wärme produzierende) Atmungskette von der ATP Produktion abkoppelt."

roger rekless
13.01.2007, 15:31
also doch atmungskette =)

ich glaub btw nicht dass kinetische energie entscheident ist. und wenn, wird kinetische energie schnell zu wärmeenergie.

und: wenn der citratzyklus wärme produzieren würde, wäre er ja nicht sehr effektiv! der will die energie ja quasi in form von reduktionsäquivalenten fixieren, die dann später den protonengradienten aufbauen. wärme, die da bei frei würde, wäre ja quasi verschwendet?!

Grübler
13.01.2007, 15:34
Zu der Frage mit der Wärmegewinnung will ich mal Auszüge aus dem Löffler zum besten geben, da ich mich selbst eigentlich noch nicht so mit Thermogenin beschäftigt hatte; eher mit dem generellen Entkopplungsmechanismus; aber so lerne ich jetzt auch dazu ;-)


Martin Klingenberg konnte zeigen, dass v.a. Mitochondrien des braunen Fettgewebes ein auch Thermogenin genanntes Entkopplungsprotein enthalten, das zur Familie der mitochondrialen Carrier gehört [...] Es katalysiert einen passiven, elektrogenen Uniport von Protonen und entkoppelt so die mitochondriale Atmung, was zu einer Erwärmung des Gewebes führt. Das Entkopplungsprotein wird durch Purinnucleotide, v.a. GDP, [...] reguliert, so dass zwischen Thermogenese und ATP-Bildung umgeschaltet werden kann

Insofern stimmt das, was Duncan und Roger vorhin schon haben anklingen lassen. Interessanten Thema :-top

roger rekless
13.01.2007, 15:39
finds immer super wenn so ein thema hier mal "durchdiskutiert" wird... da eröffnets einem manchmal ganz neue seiten, oder man merkt dass man sachen vorher ganz falsch verstanden hat :-top

Ulle
13.01.2007, 17:33
Wenn man eine wässrige Farbstofflösung in ungefärbtes Wasser kippt, wird keine Wärme frei? o.O

Duncan84
13.01.2007, 23:48
naja, der citratcyclus produziert aber definitv auch wärme *g* jede redoxreaktion ist mit nem wärmeverlust behaftet. das is ja auch der grund, warum wir in normaler stoffwechsellage bzw bei anstrengung wärme produzieren und nicht abkühlen. hier geht die energie des gradienten ja in atp und trotzdem entsteht wärme. is alles immer nicht so einfach ;)

btw bin ich immer noch der meinung, dass die wärme nicht beim auflösen des gradienten entsteht. ich kann mir das einfach nicht vorstellen *g* in der atmungskette laufen ja auch redoxreaktionen ab. beispielsweise elektronenübertragung auf sauerstoff. ich finds btw komisch, dass sich die bücher darüber so ausschweigen. ich werd mal weiter nachforschen *g*

Duncan84
13.01.2007, 23:56
ok, ich geb mich geschlagen, in meinem biochemiebuch duale ruhe steht auch, dass der gradient als wärme verloren geht. steht sogar so explizit drin. übersteigt meine vorstellungskraft dennoch, vl kann ja nen thermophysiker aushelfen :b