Photosynthese unter Kontrolle?

Die Chloroplasten der Pflanzen setzen Kohlendioxid, Wasser und Sonnenenergie zu Kohlenhydraten und Sauerstoff um. Dabei handelt es sich um zwei räumlich getrennte Reaktionen: Die Wasserspaltung am evolutionsgeschichtlich jüngeren Photosystem II erzeugt den Sauerstoff und liefert Elektronen. Diese dienen in der zweiten Lichtreaktion am Photosystem I der Produktion von Reduktionsäquivalenten (reduzierte Form von Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat, NADPH), die dann im Calvin-Zyklus Kohlendioxid zu organischem Kohlenstoff reduzieren.

Nach diesen Ergebnissen der Forschung mit Isotopenmarkierung in der Mitte des 20. Jahrhunderts hätte das von der Pflanze aufgenommene Kohlendioxid mit dem abgegebenen Sauerstoff nichts zu tun. Dennoch beobachtete Nobelpreisträger Otto Warburg in den 1950er Jahren, dass die Sauerstoffproduktion von Kohlensäure abhängt. Er folgerte, dass der Sauerstoff aus dem CO2 stammt. Dies wurde zwar widerlegt, doch die Korrelation zwischen beiden Molekülen sorgte weiterhin für Streit. Die im Jahr 2011 veröffentlichte Kristallstruktur des Photosystems II (Abbildung 1) zeigte keine gebundenen Bicarbonationen.¹

Die Arbeitsgruppen von Johan

Blickpunkt