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Zusammenspiel von Photosynthese und Atmung

Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit haben französische Forscher die Zellmechanismen entdeckt, die für die Photosynthese einzelliger Meeresorgansimen – Diatomeen (Kieselalgen) – verantwortlich sind. Bei ihrer Suche nach einer Erklärung, warum diese Organismen den dominierenden Anteil am Phytoplankton ausmachen, machten sie eine Entdeckung: eine unerwartete Interaktion zwischen Photosynthese und Atmung. Dieser bioenergetische Prozess ermöglicht Rückschlüsse auf die Fähigkeit der Diatomeen, Lichtenergie in organische Materie umzuwandeln und könnte zu vielversprechenden Entwicklungen in der Biotechnologie führen.


Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit haben französische Forscher die Zellmechanismen entdeckt, die für die Photosynthese einzelliger Meeresorgansimen – Diatomeen (Kieselalgen) – verantwortlich sind. Bei ihrer Suche nach einer Erklärung, warum diese Organismen den dominierenden Anteil am Phytoplankton ausmachen, machten sie eine Entdeckung: eine unerwartete Interaktion zwischen Photosynthese und Atmung. Dieser bioenergetische Prozess ermöglicht Rückschlüsse auf die Fähigkeit der Diatomeen, Lichtenergie in organische Materie umzuwandeln und könnte zu vielversprechenden Entwicklungen in der Biotechnologie führen. Die Ergebnisse wurden am 13. Juli 2015 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

 

Photosynthese findet nicht nur an Land, sondern auch im Wasser statt. Dort sind es mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen – das Phytoplankton – die Photosynthese betreiben. Sie binden das CO2 der Atmosphäre und wandeln es in Sauerstoff um.

 

Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit (Belgien, Frankreich, USA, Italien) hat ein französisches Forschungsteam [1] auf molekularer Ebene die Merkmale der Photosynthese bei Diatomeen entschlüsselt.

 

 

biologie-photosynthese© IBENS CNRS-ENS Darstellung einer Diatomee (links) und der Zellmechanismen (rechts), die die Photosynthese und die Atmung bei diesem Organismus verbinden. Das Chloroplast, das mit Hilfe des Lichts die Moleküle ATP und NADPH produziert, ist direkt mit den Mitochondrien (Zellatmung) verbunden. Beide Zellbestandteile können so die von ihnen produzierten ATP bzw. NADPH-Moleküle austauschen und die CO2-Bindung der Diatomee optimieren.

 

Zur Bindung von CO2 durch Photosynthese werden Energie (ATP-Molekül) und Reduktionsmittel (NADPH-Molekül) in bestimmten Mengen benötigt, die in den Chloroplasten produziert werden. Bei den Diatomeen sorgt der Austausch zwischen den Chloroplasten und den Mitochondrien (in ihnen findet die Zellatmung statt) für das richtige ATP/NADPH-Verhältnis. Die Entdeckung dieses Zellmechanismus bei Diatomeen, bei dem die Photosynthese und die Atmung gekoppelt werden, eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten in den Biotechnologien: Erhöhung der Biomasse-Produktion zur Herstellung bestimmter Moleküle durch die gleichzeitige Verwendung von Licht (für die Photosynthese) und Kohlenstoff (für die Atmung).

 

[1] unter Beteiligung von Forschern der Behörde für Atomenergie und alternative Energien (CEA), des Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS), des Instituts für Agrarforschung (INRA), des Instituts für Gesundheit und medizinische Forschung (INSERM), der Ecole Normale Supérieure, der Universitäten Joseph Fourier, Paris-Sud, Pierre und Marie Curie sowie des Unternehmens Fermentalg

 

 

Quelle:

“Coupler la photosynthèse et la respiration”, Pressemitteilung des CNRS, 16.07.2015 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4139.htm

 

Übersetzerin: Jana Ulbricht, jana.ulbricht@diplomatie.gouv.fr