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Biochemie: Ein Ring für die Farben des Lebens

Was verbindet König Georg III. von England mit Vampiren und Herbiziden? Antwort: eine Klasse von organischen Pigmentmolekülen!
Oxidase

Ohne sie wäre das Leben sicher weniger bunt; denn die Porphyrine – ihr Name ist von dem griechischen Wort "porphyros" für purpurfarben abgeleitet – sind die häufigsten Farbstoffe im Tier- und Pflanzenreich. Sie haben alle dasselbe chemische Grundgerüst: Vier so genannte Pyrrolringe aus je vier Koh­lenstoff­atomen und einem Stickstoffatom sind durch vier Methingruppen (CH) zu einem großen, ebenen, aromatischen Ring verbunden (Grafik S. 32). Dieser kann in seinem Zentrum eine Reihe verschiedener Metallionen binden.

Jeder solche Komplex hat eine besondere Farbe – und eine spezielle biologische Funktion. Die grünen Chlorophylle enthalten Magnesium und spielen eine wesentliche Rolle bei der Fotosynthese der Pflanzen. Die roten Häme sind ­Eisen-Porphyrin-Komplexe und dienen als Sauerstoff- und Kohlen­dioxidtransporter im Blut sowie als Bestandteile der Elektronentransportkette für die Zellatmung. Außerdem verleihen sie als Kofaktoren vielen Enzymen ihre katalytische Aktivität.

Mit Nickel im Ringzentrum bilden Porphyrine das Ko­enzym F430, das eine Schlüsselfunktion im Methanstoffwechsel von Bakterien ausübt. Vitamin B12 schließlich entsteht durch Bindung von Kobalt an einen Porphyrinabkömmling. Der Mangel an diesem Vitamin verursacht die perniziöse Anämie, eine Form der Blutarmut, und beeinträchtigt die Funktion von Gehirn und Nerven. Da die Porphyrine in fast allen Organismen vorkommen und wesentliche Aufgaben erfüllen, können sie demnach mit Fug und Recht als die "Farben des Lebens" gelten...

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  • Quellen

Cox, T. M. et al.: King George III and Porphyria: An Elemental Hypothesis and Investigation. In: The Lancet 366, S. 332 – 335, 2005

Dayan, F. E. et al.: Biochemical and Structural Consequences of a Glycine Deletion in the Alpha-8 Helix of Protoporphyrinogen Oxidase. In: Biochimica et Biophysica Acta 1804, S. 1548 – 1556, 2010

Hu, G.  et al.: A Porphyrin Pathway Impairment is Responsible for the Phenotype of a Dominant Disease Lesion Mimic Mutant of Maize. In: The Plant Cell 10, S. 1095 – 1105, 1998

Hurst, L. C.: Porphyria Revisited. In: Medical History 26, S. 179 – 182, 1982

Matringe, M. et al.: Protoporphyrinogen Oxidase as a Molecular Target for Diphenyl Ether Herbicides. In: Biochemical Journal 260, S. 231 – 235, 1989

Patzoldt, W. L. et al.: A Codon Deletion Confers Resistance to Herbicides Inhibiting Protoporphyrinogen Oxidase. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103, S. 12329 – 12334, 2006

Röhl, J. C. G. et al.: Purple Secret: Genes, "Madness" and the Royal Houses of Europe. Bantam Press, London 1998

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