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Chloroplasten - die Photosynthese-Fabriken der Zellen

Chloroplasten - die Photosynthese-Fabriken der höheren Pflanzen

Eine typische Pflanzenzelle enthält bis zu 50 grüne Organellen, die als Chloroplasten bezeichnet werden. Sie sind meist linsenförmig mit einer Länge von 2 bis 8 µm. Ihre grüne Farbe erhalten sie vom Chlorophyll. In ihrem Inneren kann man bereits lichtmikroskopisch dichtere Bereiche (Grana) von lichtdurchlässigeren Bereichen (Stroma) unterscheiden.

Chloroplasten sind von einer Hülle aus zwei Membranen begrenzt. Die äußere Membran scheint eukaryontischen Ursprungs zu sein, während die innere Membran typisch prokaryontische Charakteristiken aufweist (Endosymbionten-Theorie). Die innere Membran steht mit einem dritten Membransystem in Verbindung, das das gesamte Innere des Chloroplasten durchzieht. Diese inneren Membranen werden als Thylakoide oder in ihrer Gesamtheit als das Thylakoid bezeichnet - sie umschließen ein System von Vesikeln, das als Lumen bezeichnet wird. Es erscheint möglich, dass das Lumen aller Thylakoide miteinander in Verbindung steht und somit einen riesigen Reaktionsraum mit einer großen Oberfläche darstellt. An zahlreichen Stellen innerhalb des Chloroplasten sind die Thylakoide zu charakteristischen Stapeln angeordnet, die an aufeinander gestapelte Geldmünzen erinnern. Diese sind für die Grana genannten, oben bereits erwähnten, dunkleren Bereiche innerhalb der Chloroplasten verantwortlich. Neuere Arbeiten, die elektronenmikroskopische Aufnahmen und 3D-Modellierungen verbinden, gehen davon aus, dass die Grana spiralförmig auf- oder abschraubende Membranlagen darstellen (siehe L. Mustardy L and G. Garab in den Literaturverweisen am Ende dieser Seite).

Das Chlorophyll ist an zwei große Proteinkomplexe gebunden - die so genannten Photosysteme, die in die Thylakoidmembranen eingelagert sind. Für die in Pionierarbeit gelungene Strukturaufklärung des bakteriellen Photosystems erhielten 1988 Johann Deisenhofer, Robert Huber und Hartmut Michel den Nobelpreis in Chemie.

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Abb.1
Der Chloroplast

Diese Animation führt Sie in das Innere eines Chloroplasten.

3D-Modell des Photosystems I

Literatur

Mustardy, G.; Garab, G. (2003): Granum revisited. A three-dimensional model - where things fall into place. In: Trends Plant Sci.. 8 , 117-122

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