Biologie Abitur 2023 - Dissimilation?
Erinnert sich noch jemand an seinen Lösungsansatz zum möglichen Versuch zur Wärmebildung durch den Elektronentransport über AOX? Ich hab die Aufgabenstellung leider vergessen, aber mich würde mal interessieren wie ihr an die Aufgabe gegangen seid. Es gab ja drei Hemmstoffe die den Elektronentransport verhindern (für Komplex 1 zu UQ; über AOX auf O2; und von Komplex 3 auf Cyt) meine ich.
Vielleicht zur Ergänzung:
Ohne Hemmung entsteht über diesen Stoffwechselprozess eine Gewisse Wärme. Nun soll man den Anteil über den Elektronentransport über AOX herausfinden.
Man hat die Utensilien: Mitochondrien, NADH+H+ Lösung, Stärke, eine Stoppuhr, Temperaturmessgerät mit Messfühlern, Sauerstoffmessgerät mit Messfühlern, Reagenzgläser und die drei benannten Hemmstoffe.
Meine Idee ist es drei Versuchsansätze mit der selben Konzentration an Mitochondrien und NADH+H+ aufzubauen. Dann misst man die Temperatur für einen spezifischen Zeitraum
Reagenzglas 1: Kontrollansatz ohne Hemmung um die Gesamtwärme herauszufinden.
Reagenzglas 2: Hemmung von AOX
Reagenzglas 3: Hemmung von Komplex 3
Ich habe die Aufgabenstellung nicht mehr genau im Kopf aber geschrieben, dass Temperatur von RG2 und RG3, RG1 ergeben müssten. Klingt das irgendwie logisch? Für mich nämlich nicht mehr, da in diesen Ansätzen ja auch eine höhere Temperatur entstehen kann als im Kontrollansatz, insofern der eine Elektronentransportweg mehr Wärme produziert als der Andere.
2 Antworten
Der Lösungsansatz hier ist versteckt in den Utensilien. Herauszufinden, was wofür notwendig ist, ist der Schlüssel.
Betrachten wir uns mal die einzelnen Utensilien:
Die Mitochondrien werden logischerweise für das Elektronentransportsystem benötigt.
NADH wird als Elektronendonator gebraucht, ohne dieses wird Komplex 1 überhaupt nichts machen.
Stärke dient logischerweise als Energielieferant, erinnere Dich, dass Stärke in Glucose umgewandelt werden kann (und umgekehrt).
Stoppuhr und Thermometer plus Sauerstoffmessgerät, das klingt verdächtig nach einem Zusammenhang von erzeugter Wärme (Energie) pro Zeiteinheit sowie O₂ Verbrauch.
Zuletzt die Inhibitoren, die die Elektronentransportkette unterbrechen.
Die Erzeugung von Wasser in AOX bedeutet zweierlei, zum einen wird Sauerstoff verbraucht und zum anderen entsteht Wärme, da die Reaktion exotherm ist.
Du kannst also die Aktivität von AOX dadurch messen, indem Du die erzeugte Energie und ggf. den Sauerstoffverbrauch pro Zeiteinheit ermittelst.
Jetzt kommt der Haken: nicht nur AOX, sondern auch Komplex IV erzeugen Wasser und Wärme. Unterbrichst Du also den Elektronentransport nach III oder zu IV hast Du nur noch AOX als Wärmeerzeuger und Sauerstoffkonsumenten. Es sollte sich also eine Differenz in der Wärmeentwicklung feststellen lassen. Somit kannst Du nun den Anteil der erzeugten Wärme nur von AOX problemlos ermitteln.
Unterbrichst Du beide Elektronenketten, die zu UQ führen, so kommt der Sauerstoffverbrauch und die Wärmeerzeugung völlig zum Erliegen. Der pure Entzug von NADH reicht ebenfalls aus, um die Elektronenerzeugung komplett zu unterbinden. Es wird nicht erwähnt, dass Succinat vorhanden ist, also können KEINE Elektronen von Komplex 2 stammen. Du kannst also ohne NADH eine Negativkontrolle schaffen (gleiches gilt auch, wenn Du den Elektronentransport von I auf UQ unterbindest). In den zuletzt genannten Fällen darf keine Veränderung der O2-Konzentration oder Temperatur auftreten.
Das habe ich geschrieben, lies nochmal meine Antwort.
Es gibt nur zwei Proteine, die Wärme erzeugen: AOX und IV. Schaltest Du eins davon aus, bleibt das andere über und erzeugt weiter Wärme.
Die Gesamtwärmeproduktion ist [AOX]+[IV]=Gesamt
Wenn Du nun IV ausschaltest, bleibt AOX über, mittels einfacher Mathematik kannst Du schreiben
Anteil Wärme (AOX)= ([AOX]/[AOX+IV]) x 100 %
Haha hab die Aufgabe auch genommen. Hab es aber zeitlich nicht mehr geschafft das Experiment genau zu erklären. UPs
Aber Man sollte doch nur verschiedene Versuchsansätze entwickeln, das heißt nicht genau erörtern. Oder ?
Vorerst danke für die ausführliche Antwort. Die Stärke habe ich zunächst vernachlässigt, da für die Energiegewinnung in der Atmungskette nur die Reduktionsäquivalente in dem Fall NADH+H+ benötigt werden. In der Abiklausur waren die Elektronentranpsortwege vom Ubichinon (UQ) als alternativ angegeben. Dementsprechend habe ich es so interpretiert, das ohne Hemmung sowohl als auch eintreten können.
Wenn man nun einen der Elektronentransportwege isoliert erhält man also unterschiedliche Temperaturveränderungen. Wenn man davon ausgeht das die gleiche Menge an NADH+H+ vorliegt würden in einem Fall alle Elektronen zu AOX gelangen und in dem anderen Fall keine. Wenn diese zwei verschiedenen Elektronentransportwege unterschiedlich viel Wärme produzieren, dann müsste doch der einer Versuch, die Temperaturveränderung ohne Inhibitor überschreiten.
Nun stelle ich mir die Frage, wie man den Anteil der Wärmeproduktion ausschließlich über AOX an der Gesamtproduktion ermitteln soll.