Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue DFG-Forschergruppe zur Biogenese von Chloroplasten

16.04.2014

Eine neue, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Forschergruppe befasst sich mit der Entstehung von Chloroplasten, den Zentren der pflanzlichen Photosynthese. In diesem Verbund kooperiert das Labor für Elektronenmikroskopie der Universität Bayreuth mit vier weiteren Universitäten und dem Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie.

Ohne Chloroplasten gäbe es kein höheres Leben auf der Erde. Chloroplasten sorgen in pflanzlichen Zellen für die Photosynthese. Dabei wird die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie umgewandelt. Die chemische Energie setzen die Pflanzen für ihren Stoffwechsel ein, so dass sie neue Biomasse bilden und wachsen können. Die so entstehende Biomasse ist wiederum die Grundlage für die Nahrungsketten, durch die sich Tiere und Menschen ernähren.


Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Chloroplasten. Oben: Struktur eines Chloroplasten der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Unten: Detailvergrößerung der Thylakoidstapel (Grana).

Aufnahme: Labor für Elektronenmikroskopie der Universität Bayreuth; mit Quellenangabe zur Veröffentlichung frei.


PD Dr. Stefan Geimer, Leiter des Labors für Elektronenmikroskopie der Universität Bayreuth.

Foto: Chr. Wißler; zur Veröffentlichung frei.

Chloroplasten sind kleine und nur unter dem Lichtmikroskop sichtbare Organellen in pflanzlichen Zellen. Damit sie aus den Sonnenstrahlen Energie für den Stoffwechsel gewinnen können, muss das Licht zunächst von sogenannten Lichtsammelkomplexen absorbiert werden. Anschließend wird die Energie des absorbierten Lichts in Reaktionszentren weitergeleitet, wo die eigentliche Photosynthese – die Umwandlung in chemische Energie – stattfindet.

Beide Funktionseinheiten, die Lichtsammelkomplexe und die Reaktionszentren, befinden sich in einem besonderen Teil der Chloroplasten, in den Thylakoiden. Es handelt sich hierbei um hochkomplexe Membranen. Diese bilden ein zusammenhängendes Lamellensystem im Inneren eines jeden Chloroplasten. An einigen Stellen sind sie zu geldrollenähnlichen Strukturen übereinandergestapelt, die Grana genannt werden.

Auch wenn die Thylakoide zu den komplexesten Membranen gehören, die bisher bekannt sind, ist ihre Struktur und Funktion bereits relativ gut erforscht. Wie sie entstehen, liegt jedoch weitgehend im Dunkeln. Klar ist nur: Thylakoidmembranen bilden sich dadurch heraus, dass Proteine, Lipide, Pigmente und anorganische Faktoren sich schrittweise zusammenlagern.

Dabei müssen die einzelnen Schritte nicht nur zeitlich, sondern auch räumlich klar getrennt sein. Man nimmt an, dass dieser Vorgang, die Thylakoidbiogenese, an spezialisierten Membranstrukturen beginnt. Dann schreitet er, vergleichbar mit einer Fließbandmontage, bis zur Fertigstellung einer hochgeordneten Membran voran.

Die Prozesse, die an der Entstehung der Thylakoide beteiligt sind, möglichst weitgehend aufzuklären – dies ist das Ziel einer neuen, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschergruppe. Sie trägt den Titel: "Biogenesis of thylakoid membranes: Spatiotemporal organization of photosynthetic protein complex assembly". In diesem Verbund, der „FOR 2092“, kooperieren Arbeitsgruppen der Universität Bayreuth, der Humboldt-Universität Berlin, der Ruhr-Universität Bochum, der Technischen Universität Kaiserslautern, der Ludwigs-Maximilians-Universität München und des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm.

Das Bayreuther „Key Lab“ für Elektronenmikroskopie übernimmt in diesem Verbund eine Schlüsselrolle. Denn die Thylakoidstrukturen, die auf ihre Entstehung hin untersucht werden sollen, sind so klein, dass sie – im Unterschied zu den Chloroplasten – unter dem Lichtmikroskop nicht klar erkennbar sind. Dafür bedarf es der weitaus anspruchsvolleren Technik der Elektronenmikroskopie. Der Leiter der Bayreuther Arbeitsgruppe, PD Dr. Stefan Geimer, verfügt über langjährige Erfahrungen in der elektronenmikroskopischen Analyse von Chloroplasten.

Er hat bereits in der Vergangenheit mit einigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der DFG-Forschergruppe mit großem Erfolg zusammengearbeitet. „Wenn es uns gelingt, die Entstehung von Thylakoidmembranen aufzuklären, wäre das nicht nur ein Fortschritt für die zellbiologische Grundlagenforschung“, erklärt Dr. Geimer. „Die Prozesse des ‚Light harvesting‘, also der pflanzlichen Energiegewinnung aus Sonnenlicht, sind heute vor allem deshalb so spannend, weil man auf der Suche nach neuen und hocheffizienten Techniken für die Gewinnung erneuerbarer Energien ist. Dazu könnte unsere Grundlagenforschung eines Tages einen – wenn auch nur indirekten – Beitrag leisten.“

Die Universität Bayreuth bietet die Infrastruktur für eine Vielzahl elektronenmikroskopischer Verfahren, wie etwa die Präparation von Proben durch chemische Fixierung oder Hochdruckgefrierung. Techniken der Immunogold-Elektronenmikroskopie erlauben eine hochauflösende Lokalisierung von Proteinen, und mithilfe der Elektronentomographie lassen sich dreidimensionale Darstellungen von Thylakoidmembranen erzeugen. Die hohe Forschungskompetenz auf diesen Gebieten und der damit verbundene internationale Ruf waren die Voraussetzung für den Erfolg in der Drittmitteleinwerbung. Die DFG wird das Bayreuther Labor für Elektronenmikroskopie als "Zentralprojekt" für die Forschergruppe in den nächsten drei Jahren mit Personal- und Sachmitteln fördern.

Ansprechpartner:

PD Dr. Stefan Geimer
Elektronenmikroskopie / Zellbiologie
Universität Bayreuth
95440 Bayreuth
Tel. +49 (0)921 / 55-2164
E-Mail: stefan.geimer@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte