0.5 C
Brüssel
Sonntag, Januar 29, 2023

Beispiellose Präzision: Forscher enthüllen neue Informationen über die Photosynthese

HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Die in den Artikeln wiedergegebenen Informationen und Meinungen sind die derjenigen, die sie angeben, und es liegt in ihrer eigenen Verantwortung. Die Veröffentlichung in der European Times bedeutet nicht automatisch die Billigung der Meinung, sondern das Recht, sie zu äußern.

Photosynthese ist der Prozess, durch den Pflanzen und andere Organismen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln.


Photosystem I in Pflanzen zeigt ein bisher unbeobachtetes Gesicht/molekulare Untersuchung mit hoher Präzision.

Die Photosynthese ist die wichtigste Grundlage des Lebens auf der Erde. Darin werden aus der Energie des Sonnenlichts von Pflanzen und einzelligen Algen Biomasse und Zucker produziert. Während dieses Prozesses wird auch Sauerstoff freigesetzt. Nun wurde erstmals die Struktur eines neuartigen Proteinkomplexes aufgeklärt, der Energieumwandlungsprozesse katalysiert

Photosynthese
Bei der Photosynthese nutzen Pflanzen und einige Mikroorganismen das Sonnenlicht, um Kohlenhydrate aus Kohlendioxid und Wasser zu synthetisieren.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Photosynthese wurde von Pflanzenbiotechnologen und Strukturbiologen der Universitäten Münster (Deutschland) bestimmt ) und Stockholm (Schweden).

Dieser Proteinkomplex ist das Photosystem I, das in Pflanzen als einzelner Proteinkomplex (Monomer) bekannt ist. Professor Michael Hippler der

Universität Münster
Die 1780 gegründete Universität Münster (deutsch: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, WWU) ist eine öffentliche Universität in der Stadt Münster, Nordrhein-Westfalen in Deutschland. Sie bietet ein breites Fächerspektrum in den Natur-, Sozial- und Geisteswissenschaften mit über 120 Studienrichtungen in 15 Fachbereichen.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Die Universität Münster und Professor Alexey Amunts von der Universität Stockholm leiteten ein Forscherteam das zum ersten Mal zeigte, dass zwei Photosystem-I-Monomere in Pflanzen zu einem Dimer zusammenkommen können, und beschrieb die molekulare Struktur dieser neuen Art von molekularer Maschine.


Die Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Natur Pflanzen, liefern mit bisher unerreichter Präzision molekulare Einblicke in den Vorgang der Photosynthese. Sie könnten helfen, die reduktive Kraft (die Bereitschaft, Elektronen abzugeben) des Photosystems I künftig besser zu nutzen, um beispielsweise Wasserstoff als Energieträger zu produzieren.

Der Hintergrund: Es gibt zwei Photosynthesekomplexe, Photosysteme I und II genannt, die bei Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen am besten funktionieren. Die Aufnahme von Lichtenergie in die Photosysteme I und II ermöglicht den Transport von Elektronen innerhalb der molekularen „Photosynthesemaschine“ und treibt so die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie voran. Dabei werden Elektronen aus dem Photosystem I auf das Protein Ferredoxin übertragen.

In Grünalgen kann Ferredoxin bei der Photosynthese entstehende Elektronen an ein Enzym namens Hydrogenase übertragen, das dann molekularen Wasserstoff produziert. Dieser molekulare Wasserstoff entsteht also durch den Eintrag von Lichtenergie, wird also regenerativ hergestellt und könnte als zukünftiger Energieträger fungieren. Die Forscher stellten sich die Frage: „Wie hängt die Produktion von photosynthetischem Wasserstoff mit der Strukturdynamik des monomeren und dimeren Photosystems I zusammen?


Die Ergebnisse im Detail

Das Photosystem I Homodimer aus der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii besteht aus 40 Proteinuntereinheiten mit 118 Transmembranhelices, die eine Struktur für 568 Photosynthesepigmente bereitstellen. Mittels kryogener Elektronenmikroskopie zeigten die Forscher, dass das Fehlen von Untereinheiten mit der Bezeichnung PsaH und Lhca2 zu einer Kopf-an-Kopf-Orientierung des Monomer-Photosystems I (PSI) und seiner assoziierten Lichtsammelproteine ​​(LHCI) führt. Das Lichtsammelprotein Lhca9 ist das Schlüsselelement, das für diese Dimerisierung sorgt.

In der Studie definieren die Forscher das genaueste verfügbare PSI-LHCI-Modell mit einer Auflösung von 2.3 Ångström (ein Ångström entspricht einem Zehnmillionstel Millimeter) inklusive des flexibel gebundenen Elektronenüberträgers Plastocyanin und ordnen die richtige Identität und zu Orientierung zu allen Pigmenten sowie zu 621 Wassermolekülen, die die Energieübertragungswege beeinflussen. In Verbindung mit dem Verlust eines zweiten Gens (pgr5) führt die genetisch bedingte Herunterregulierung der Untereinheit Lhca2 zu einer sehr effizienten Wasserstoffproduktion in der Doppelmutante. Wie Michael Hippler sagt: „Die Verarmung von Lhca2 fördert die Bildung des PSI-Dimers, und daher schlagen wir vor, dass die Hydrogenase das Targeting von photosynthetischen Elektronen aus dem PSI-Dimer begünstigen könnte, wie wir in unserer früheren Arbeit vorgeschlagen haben. Die Struktur des PSI-Dimers ermöglicht uns gezielte genetische Modifikationen, um die Hypothese einer verbesserten Wasserstoffproduktion durch das PSI-Dimer zu testen.“

Referenz: „Algal photosystem I dimer and high-resolution model of PSI-plastocyanin complex“ von Andreas Naschberger, Laura Mosebach, Victor Tobiasson, Sebastian Kuhlgert, Martin Scholz, Annemarie Perez-Boerema, Thi Thu Hoai Ho, André Vidal-Meireles, Yuichiro Takahashi, Michael Hippler und Alexey Amunts, 13. Oktober 2022, Natur Pflanzen.
DOI: 10.1038/s41477-022-01253-4


- Werbung -

Mehr vom Autor

- Werbung -
- Werbung -
- Werbung -
- Werbung - spot_img

Muss lesen

Neueste Artikel