Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Algen überschüssige Lichtenergie unschädlich machen

26.11.2009
Licht ist lebenswichtig. Zu ausgiebige Sonnenbäder jedoch verursachen Sonnenbrand - nicht nur bei Mensch und Tier. Auch für Pflanzen kann intensive Sonneneinstrahlung schädlich sein. Ein Team von Wissenschaftlern aus Münster und den USA konnte nun erstmals zeigen, wie sich grüne Algen gegen solche Schäden schützen. Das berichtet die angesehene Fachzeitschrift "Nature" in ihrer Ausgabe vom 26. November 2009.

Pflanzen sind auf das Sonnenlicht angewiesen, um zu wachsen. Mithilfe der Lichtenergie erzeugen sie Zuckermoleküle, die in Bausteine ihrer Zellen umgewandelt werden und als Energielieferanten dienen. Dabei entziehen Pflanzen der Atmosphäre Kohlendioxid und geben Sauerstoff ab.

Dieser Prozess - die Fotosynthese - ist die Grundlage des Lebens auf der Erde. "Die Fotosynthese liefert die pflanzliche Biomasse und damit die Ernährungsgrundlage für Mensch und Tier", sagt Prof. Dr. Michael Hippler vom Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen der Universität Münster.

Doch die Verwendung von Lichtenergie zum Aufbau von Biomasse ist für Pflanzen eine Gratwanderung. Die Aufnahme von Licht durch zelluläre Pigmentmoleküle, zum Beispiel durch den grünen Blattfarbstoff Chlorophyll, kann zur Produktion von Sauerstoffradikalen und damit zu Schäden in Pflanzen führen. "Um sich vor solch oxidativer Zerstörung - gewissermaßen vor 'Sonnenbrand' - zu schützen, haben Pflanzen Mechanismen entwickelt, die überschüssige Lichtenergie in Wärmeenergie umwandeln. Obwohl Algen einen großen Anteil an der weltweiten Produktion von Biomasse haben, war über diesen Schutzmechanismus in Algen bislang wenig bekannt - im Gegensatz zu Blütenpflanzen", so Prof. Hippler. Ein internationales Team von Wissenschaftlern um Prof. Hippler und Prof. Kris Niyogi von der "University of California" in Berkeley, USA, hat diesen Sonnenschutzmechanismus in der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii nun aufgeklärt.

Der Sonnenschutzfaktor ist ein bestimmtes Lichtsammler-Protein ("LHCSR3"). "Im Allgemeinen sammeln solche Proteine Licht - wie ihr Name schon sagt - und machen es für die Fotosynthese nutzbar. In diesem besonderen Fall erlaubt das Protein allerdings die Umwandlung von Licht- in Wärmeenergie. Dadurch macht es überschüssige Lichtenergie unschädlich", sagt Prof. Hippler. "Im Vergleich zu den herkömmlichen Lichtsammler-Proteinen hat 'LHCSR3' einen sehr alten Ursprung. Es stammt wahrscheinlich direkt vom Urahn aller Lichtsammler-Proteine ab." Wird die Herstellung dieses Proteins verhindert, sind die Algen nicht mehr in der Lage, den Sonnenschutzfaktor zu produzieren. Sie bekommen dann "Sonnenbrand", der sogar zum Absterben der Algenzellen führen kann.

"Interessanterweise haben Blütenpflanzen diese Eiweißmoleküle im Laufe der Evolution verloren und einen anderen Sonnenschutzmechanismus entwickelt, bei dem ebenfalls Licht- in Wärmeenergie umgewandelt wird", so Prof. Hippler. "Die Entdeckung des Sonnenschutzfaktors in Algen erlaubt tiefe Einblicke in die Regulation der aquatischen Fotosynthese, die für 50 Prozent der weltweiten Primärproduktion an Biomasse verantwortlich ist." Zudem, so Prof. Hippler, könnten die Erkenntnisse dazu genutzt werden, die Anzucht von Mikroalgen in Bioreaktoren zu optimieren. So könne die biotechnologische Produktion von Algenbiomasse, zum Beispiel zur Herstellung von Biokraftstoffen, verbessert werden.

Literatur:

Peers G. et al. (2009): An ancient light-harvesting protein is critical for the regulation of algal photosynthesis. Nature 462, 518-521; doi: 10.1038/nature08587

Dr. Christina Heimken | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/hippler/
http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7272/full/nature08587.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise