zellatmung (menschen)?
guten tag,
was würde eigentlich passieren wenn komplex 4 der elektronentransportkette ausfällt ?,
findet die Atp-synthese trotzdem statt?
danne im voraus :)
bitte antwortet habe morgen eine bio klausur!!
1 Antwort
Hi,
du hattest mich angeschrieben. Daher möchte ich auf deine Frage antworten.
Schauen wir einmal auf die Atmungskette, die in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert ist:
Bild: https://microbenotes.com/electron-transport-chain/
Dann zeigt sich, dass sie aus reihenförmig angeordneten Proteinkomplexen besteht, die Elektronen (e-) transportieren können. Die also abwechselnd reduziert (bekommt e-) oder oxidiert (gibt e- ab/weiter) werden können. Es handelt sich dabei um die Elektronen, die beim Abbau der Nährstoffmoleküle (z.B. Zucker) anfallen und von speziellen Co-Enzymen (NADH+H+, FADH2) in die Atmungskette übertragen werden.
Die Anordnung der Komponenten der Atmungskette folgt einem Redoxpotential. Ohne das weiter zu erläutern, bedeutet es, dass der Elektronentransport von der Einspeisung (Komplex I) bis zur Übertragung der Elektronen auf molekularen Sauerstoff (Komplex IV), exergon ist und freiwillig abläuft.
Komplex IV, die Cytochrom-c-Oxidase ist der letzte Partner dieser Elektronentransportkette, die die Elektronen auf molekuaren Sauerstoff (O2) überträgt. Damit ist der Verlauf der Atmungskette abgeschlossen und es entsteht Wasser (H2O).
Der exergone (freiwillige) Charakter des Elektronentransports wird genutzt, um H+-Ionen durch die innere Mitochondrienmembran zu pumpen (siehe an den Komplexen H+-Pfeile) und diese aufgestauten H+-Ionen stellen eine Form von gespeicherter Energie dar, die protonmotorische Kraft. Wenn die H+-Ionen durch die innere Mitochondrienmembran, durch die ATP-Synthase (rechts), zurückfließen, erzeugt dieser H+-Ionenfluss ATP. Die ATP-Synthase ist also eine Art molekulare Turbine. Um ATP zu erzeugen, braucht sie einen H+-Ionenfluss. Dafür muss ein Gradient von H+-Ionen über die innere Mitochondrienmembran aufgebaut werden. Das erledigt die Atmungskette.
Nun überlegen wir, was passieren würde, wenn eine Komponente des Elektronentransports, besagter Komplex IV, ausfallen würde:
- Der finale Elektronentransport auf Sauerstoff wäre blockiert
- Daher bleibt auch die davor liegende Elektronentransportkette stehen
- Es können keine H+-Ionen mehr durch die innere Membran in den Intermembranraum zwischen äußerer und innerer Mitochondrienmembran gepumpt werden
- Es würde keine protonmotorische Kraft mehr erzeugt
- Es fließen keine H+-Ionen zurück durch ATP-Synthase
- Es wird kein ATP mehr erzeugt
Die Atmungskette fällt also aus.
Leider hat dies im 2. Weltkrieg einen traurigen Hintergrund. Da das von den Nazis verwendete Gift der Gaskammern (Zyklon B) genau diesen Komplex IV hemmt.
So dass auf das Konto dieser Vergiftung Millionen Menschenleben gehen. Der Genozid an den Juden beruht in seiner Umsetzung im großen Maßstab auf einer Hemmung von Komplex IV der Atmungskette.
Wirkungsweise
Blausäure ist ein giftiges Gas, das die Zellatmung beeinträchtigt . Cyanid verhindert, dass die Zelle Adenosintriphosphat (ATP) produziert , indem es an eines der Proteine bindet , die an der Elektronentransportkette beteiligt sind . [2] Dieses Protein, Cytochrom-C-Oxidase , enthält mehrere Untereinheiten und verfügt über Liganden, die Eisengruppen enthalten. Die Cyanidkomponente von Zyklon B kann sich an eine dieser Eisengruppen, Häm a3, binden und durch die Metall-Ligand- Pi-Bindung eine stabilisiertere Verbindung bilden . Durch die Bildung dieses neuen Eisen-Cyanid- Komplexes können die Elektronen, die sich sonst an der Häm-a3-Gruppe ansiedeln würden, dies nicht mehr tun. Stattdessen destabilisieren diese Elektronen die Verbindung; Daher akzeptiert die Hämgruppe sie nicht mehr. Dadurch wird der Elektronentransport gestoppt und die Zellen können nicht mehr die für die ATP-Synthese benötigte Energie produzieren. [2] Der Tod tritt bei einem 68 Kilogramm schweren Menschen innerhalb von zwei Minuten nach dem Einatmen von 70 mg Blausäure ein. [3] [4]
https://en.wikipedia.org/wiki/Zyklon_B
Mit dieser traurigen durchaus beklemmenden Eselsbrücke im Hinterkopf, könntest du dir die Funktion von Komplex IV und die Auswirkungen seines Ausfalls vermutlich gut merken. LG
