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ACFII Bioanorganische Chemie (D. Rehder, SS 08)

ACFII Bioanorganische Chemie (D. Rehder, SS 08). Phylogenetischer Baum. (Last Uniform Common Ancestor). H. Li. C. N. O. F. V. Cr. Mn. Fe. Co. Ni. Cu. Zn. Si. P. S. Cl. Na. Mg. Mo. As. Se. K. Ca. W. I. C Biomasse aufbauende Elemente. Na Generell essentiell.

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Presentation Transcript

  1. ACFII Bioanorganische Chemie (D. Rehder, SS 08)

  2. Phylogenetischer Baum (Last Uniform Common Ancestor)

  3. H Li C N O F V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Si P S Cl Na Mg Mo As Se K Ca W I C Biomasse aufbauende Elemente Na Generell essentiell V Sporadisch essentiell Litherapeutischod. diagnostisch wichtige Elemente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 B Ti Tc Ag Br Pt Au Sb Ba Gd Bi

  4. Ligaden für Metallionen in biologischen Systemen

  5. -H+

  6. -H+ Histidin (H)

  7. (E)

  8. Aqua Hydroxido Oxido [Oxo] Peroxido Hyperoxido Sulfido [Thio]

  9. Porphinogene

  10. Sauerstofftransport und Atmung

  11. Hämoglobin

  12. Hämoglobin, Tetramer; M = 65 kD

  13. T = tensed R = relaxed Eisenzentren des Hämoglobins in der Desoxi- und Oxiform

  14. Oxi-Hb Fe2+-O=O / Fe3+-O-O- low-spin;  = 65 / 59 pm diamagnetisch d(Porph.-Fe) = 0 pm R-Form (relaxed) Desoxi-Hb Fe2+ high-spin;  = 95 pm paramagnetisch d(Porph.-Fe) = 40 pm T-Form (tensed)

  15. MO-Schema Sauerstoff

  16. HO Methämoglobin

  17. Sichelzellen-Anämie: Glu6Ala  Aggregation des Desoxy-Hb  Verformung und Zerstörung der Erythrozyten

  18. Sauerstoffaffinität von Hämoglobin und Myoglobin 100% 120 Torr

  19. Sauerstoffaffinität von Hämoglobin in Abhängigkeit vom pH und der Temperatur

  20. Christian Bohr Bohr-Effekt

  21. Sauerstofftransportproteine: - Hämoglobin und Myoglobin (in Wirbeltieren und einigen Arthropoden [Insekten]): Tetramere (Hb) bzw. Monomere (Mb) mit einem Fe2+ pro Untereinheit - Hämerythrin (in Sipunculidae): Oktamere mit je zwei Fe2+/3+ pro Untereinheit - Hämocyanine (in Arthropoden und Mollusken): Oligomere mit je zwei Cu+/2+ pro Untereinheit

  22. Hämerythrin, Octamer; M = 80 kD

  23. Hämerythrin – aktives Zentrum

  24. Leerstelle Reversibler Sauerstofftransport durch Hämerythrin

  25. Hämocyanine (in Arthropoden und Mollusken) enthalten dinucleare Cu-Zentren Arthropoden: M = 450 kD, Untereinheiten zu 75 kD Mollusken: M bis 900 kD, Untereinheiten zu 50-55 kD

  26. + O 2 Hämocyanin - O 2 Oxihämocyanin Desoxihämocyanin

  27. Atmungskette

  28. Mitochondrien Mitochondrielle Atmungskette O2 + 2(NADH + H+)  2H2O + 2 NAD+ DG = -218 kJ/mol E0 = -1.13 V

  29. Mitochondrielle Atmungskette 1. Schritt: Übertragung von Reduktionsäquivalenten von NADH auf ein Ferredoxin: NADH + H+ + 2[Fe4S4]2- NAD+ + H+ 2[Fe4S4]3- + 2H+

  30. HPO3-:

  31. [4Fe-4S]-Ferredoxin

  32. [4Fe-4S]-Ferredoxin

  33. 2. Schritt: Übertragung der Elektronen auf Ubichinon (quinone) Q QH2

  34. 3. Schritt: Transfer der Elektronen vom Ubihydrochinon auf ein Rieske-Protein QH2 + 2[Fe2S2]0 Q+ 2[Fe2S2]1-+ 2H+

  35. Rieske-Protein

  36. 4. Schritt: Transfer der Elektronen vom Rieske-Protein auf Cytochrom-b und -c [Fe2S2]1- + Cyt-c(Fe3+)  [Fe2S2]0 + Cyt-c(Fe2+)

  37. Cytochrom-c

  38. Cytochrom-c

  39. 5. Schritt: Transfer der Elektronen vom Cytochrom-c auf Cytochrom-c-Oxidase und Reduktion von Sauerstoff zu Wasser Cyt-c(Fe2+)  Cyt-c(Fe3+) + e- 4[Cyt-c-Ox]red + O2 + 8H+in 4[Cyt-c-Ox]ox + 2H2O + 4H+ex (Cytochrom-c-Oxidase ist zugleich eine Protonenpumpe)

  40. Cytochrom-c Oxidase [Cyt-c-Ox]red + O2 + 8H+in [Cyt-c-Ox]ox + 2H2O + 4H+ex

  41. Photosynthese hn CO2 + 2H2O*  {CH2O} + O*2 + H2O Andere Energiequellen als Licht: Chemosynthese

  42. Chloroplasten Wasserpest Euglena

  43. Chloroplasten Thylakoid-membran Thylakoid-Körnchen

  44. Chlorophyll

  45. Photosystem grün: Chlorophylle gelb: Carotinoide gelbe Kugeln: S (Ferredoxine) blau: Elektronen-Übertragungskette

  46. Chlorophyll Anthocyan Xanthophyll Carotin

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