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Tutorial MenuePflanzengentechnikLerneinheit 2 von 4

Pflanzenernährung

Schwefel-Fixierung

Ein weiteres wichtiges Element zur Pflanzenernährung ist der Schwefel. Die Assimilation des Schwefels erfolgt wie beim Stickstoff nur in reduzierter Form. Aufgenommen wird der Schwefel vor allem als Sulfat-Ion. Die Reaktion läuft über die Zwischenstufe Sulfit zu Sulfid ab und findet in den Chloroplasten als Teil der Photosynthese statt.

Abb.1
Reaktion des Sulfat-Ions über Sulfit zu Sulfid

Vor der eigentlichen Reaktion findet eine Aktivierung des Sulfats durch das Enzym ATP-Sulfurylase statt: es entsteht APS (Adenosin-monophosphosulfat). Die nächste Reaktion, eine Phosphorylierung zu PAPS (3'-Phosphoadenosin-5'-phosphosulfat), wird von der APS-Kinase katalysiert. Die beiden anschließenden Schritte werden von der PAPS-Reduktase katalysiert. Dabei werden das Sulfat des PAPS durch Thioredoxin reduziert und das entstandene Sulfit freigesetzt. Die weitere Reduktion des Sulfits erfolgt durch die Sulfit-Reduktase. Das Produkt ist Schwefelwasserstoff H2S, der im Cystein fixiert wird.

Schwefel wird für die Synthese der schwefelhaltigen Aminosäuren Cystein und Methionin, der Eisen-Schwefel-Redoxzentren der mitochondrialen Atmungskette und des Glutathions benötigt.

Eisen-Schwefel-Redoxzentren dienen als Elektronenüberträger in Elektronentransportketten, z.B. Ferredoxin in der Photosynthese und die Fe-S-Zentren der Komplexe in der Atmungskette. Sie sind auch in Enzymen zu finden, wie in der Nitrit-Reduktase und im Nitrogenase-Komplex zur Stickstoff-Fixierung. Glutathion ist ein wichtiges "Entgiftungsmittel" der Zelle: als Bestandteil des antioxidativen Schutzsystems schützt es die Zelle und ihre Komponenten vor radikalischen und oxidativen Angriffen.

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