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CyanobakterienZoomA-Z

Fachgebiet - Mikrobiologie

Cyanobakterien (früher Blaualgen genannt) sind photoautotrophe oxygene Bakterien, die vor etwa 2,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Sie besitzen im Gegensatz zu den anoxygenen Bakterien, wie Rhodobacter spaeroides, zwei in Serie geschaltete Photosysteme, über die nach Lichtanregung, Excitonentransfer, Ladungsgtrennung und Elektronentransfer die Elektronen vom natürlichen Elektronendonor Wasser zum Akzeptor NADP + transferiert werden.

Werden insgesamt acht Photonen (jeweils vier vom Photosystem I und II) aufgenommen, so ergibt sich die folgende photosynthetische Gesamtreaktionsgleichung:

3 ADP + 3 PO43-+2 NADP+ + H+O2 + 3 ATP + H2O + 2 NADPH

Die frühere Systematik basierte im Wesentlichen auf morphologischen Merkmalen, so dass man Cyanobakterien den Algen zugeordnet hatte. Nach mikrobiologischen und molekularbiologischen Daten, wie den vollständig sequenzierten Genomen von Synechocystis sp. PCC 6803 oder Thermosynechococcus elongatus, werden sie heute den Eubakterien zugerechnet. Diese sehr artenreichen, Gram-negativen Mikroorganismen, können einzellig, Kolonien-bildend oder filamentös vorliegen. Unter bestimmten Wachstumsbedingungen, wie z.B. bei Mangel an N-haltigen Verbindungen, können sie Heterocysten ausbilden. Diesen fehlt eine funktionstüchtige Wasser-Plastochinon-Oxidoreduktase, wodurch keine licht-induzierte Spaltung von Wasser stattfinden und deshalb kein molekularer Sauerstoff gebildet werden kann. Dadurch werden optimale Umgebungsbedingungen für die Stickstoff-Fixierung aus der Luft geschaffen, denn das daran beteiligte O2-sensitive Enzym Nitrogenase wird so geschützt. Das für die Stickstoff-Fixierung notwendige ATP stammt aus der mit einem cyclischen Elektronentransfer um das Photosystem I gekoppelten Photophosphorylierung. Gemäß der Endosymbionten-Theorie gingen aus Vorläufern der heutigen Cyanobakterien die Chloroplasten der Pflanzenzellen hervor.

Siehe auch: Blaualgen

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Konzept der LeitstrukturLevel 260 min.

PharmaziePharmazeutische ChemieWirkstoffdesign

Die Suche nach neuen Wirkstoffen orientiert sich an den so genannten Leitstrukturen. Dieser Begriff bezeichnet den zwei- und dreidimensionalen Aufbau von Stoffen, die bereits einige der gewünschten Eigenschaften besitzen, aber andere vermissen lassen. Die meisten Leitstrukturen ergaben sich aus pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen und körpereigenen Naturstoffen wie z.B. Neurotransmittern und Hormonen, wobei nur wenige der Vorlagen selbst als Arzneien zum Einsatz kommen. Eine ständig anwachsende Gruppe von Leitstrukturen wurde jedoch auch aus synthetischen Substanzen entwickelt, die klassisch in Tierversuchen auf biologische Wirksamkeit getestet wurden. Heute steht hierzu ein vollautomatisiertes Screening in Zellkulturen sowie molekularen Testsystemen zur Verfügung (High-Troughput-Screening, HTS).

BakterientoxineLevel 245 min.

ChemieToxikologieToxine

Die Lerneinheit behandelt die Beschreibung und Einteilung von Bakterientoxinen anhand einiger relevanter Beispiele.

Einführung in die PhotosyntheseLevel 130 min.

BiochemieStoffwechselPhotosynthese

Photosynthese betreibende Organismen nutzen die im Sonnenlicht gespeicherte Energie, um Kohlenhydrate und andere organische Substanzen herzustellen. Diese können später wieder zur Energieumwandlung abgebaut werden. Photosynthese ist also quasi ein Prozess, bei dem die Energie der Sonne in den Bindungen der Kohlenhydrate für eine spätere Nutzung konserviert wird.