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Spinat untermauert photosynthetische Braunstein-Produktion vor drei Milliarden Jahren

Proteinstruktur des Photosystem II aus Spinat mit Braunstein-Nanopartikel

Proteinstruktur des Photosystem II aus Spinat mit Braunstein-Nanopartikel
Bildquelle: AG Dau

Interdisziplinäres Forschungsteam der Freien Universität zeigt mit Röntgenexperimenten am Berliner Elektronensynchrotron (BESSY), dass Photosysteme aus Spinat Manganoxid-Nanopartikel bilden können.

News vom 04.12.2020

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Freien Universität und der Einstein-Fellow Robert Burnap aus Oklahoma weisen nach, dass Proteinkomplexe der heutigen Photosynthese unter Belichtung Manganoxid (Braunstein) bilden können und untermauern damit die Hypothese einer Manganoxid-bildende Photosynthese in der frühen Erdgeschichte.

Das interdisziplinäre Forschungsteam isolierte das sogenannte Photosystem II (PSII) aus Spinatblättern und entfernten die vier Mangan-Atome, die in der heutigen Photosynthese Wasser spalten und den atmosphärischen Sauerstoff bilden. Mit diesen Mangan-freien Photosystemen wurde rekonstruiert, was sich vor Jahrmilliarden in einer frühen Form der Photosynthese abgespielt haben könnte.

Das Team belichtete eine „grüne Suppe“ der Mangan-freien Photosysteme in Anwesenheit von kleinen Mengen im Wasser gelösten Mangan-Ionen und beobachtete, dass innerhalb weniger Minuten das Photosystem Manganoxid-Nanopartikel bildet – mit 50-100 Manganatomen je Photosystem. Die so gebildeten Nanopartikel ähneln einem mineralischen Gestein mit dem Namen Birnessit. Der Nachweis der atomaren Struktur gelang mittels Röntgenspektroskopie am BESSY, einer Großforschungsanlage des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) in Berlin-Adlershof.

Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

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Schlagwörter

  • BESSY
  • Biophysik
  • Evolution
  • mangan-freie Photosysteme
  • Manganoxid-Nanopartikel
  • Nature Communications
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