News: Die Fabrik für Sauerstoff
Während diese Primärschritte der Photosynthese bei Bakterien mit einer einzigen Art von Reaktionszentrum auskommen, arbeiten bei höheren Pflanzen zwei davon, die in Reihe geschaltet sind. Den Wissenschaftlern der Gruppe um Werner Kühlbrandt vom Max-Planck-Institut für Biophysik ist es nun gelungen, die Struktur des Photosystems II aufzuklären (Nature vom 19. November 1998).
Photosystem II ist ein sogenannter Multienzymkomplex aus mehr als 25 verschiedenen Proteinen, die wie in einer kleinen Fabrik zusammenwirken. Dazu zählen unter anderem die Proteine D1, D2, CP43 und CP47. Die Chlorophyll a-Moleküle, denen Pflanzen ihre grüne Farbe verdanken, gehören zum D1/D2-Komplex. Sie fungieren als Aufnahmestellen für die Lichtenergie, die genutzt wird, um ein Elektron abzugeben und an ein anderes Molekül weiterzureichen. Die zurückbleibende positive Ladung wird mit einem Elektron ausgeglichen, das von einem Wassermolekül stammt. Dabei entsteht – gewissermaßen als Abfallprodukt – Sauerstoff. Die Entwicklung des höheren Lebens, wie wir es heute kennen, ist also eng an die Aktivität des Photosystems II gebunden.
In ihren Untersuchungen konnten die Wissenschaftler 16 der 23 Proteinketten, welche durch die Membran treten, identifizieren. Der Vergleich mit dem bakteriellen Reaktionszentrum erbrachte so viele Ähnlichkeiten, daß die Forscher annehmen, ein Großteil der Proteins hätte sich im Laufe der 3,5 Milliarden Jahre andauernden Evolutionsgeschichte der Photosynthese nicht sehr verändert. Auch die Natur wechselt eben bewährte Spieler nicht gerne aus.
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