150 Jahre 51吃瓜网 鈥� Geschichten zum Jubil盲um 2018
Photosynthese
Pflanzen, Bakterien und die Energie aus der Sonne
Photosynthese mit dem Licht der Sonne ist die Grundlage alles h枚heren Lebens auf Erden. Nur wie gewinnen Pflanzen und unz盲hlige andere Organismen die Energie der Sonne? Die Antwort auf diese Frage findet der Chemiker Robert Huber nicht in gr眉nen Bl盲ttern 鈥� sondern in Purpurbakterien. Diesen Mikroorganismen, die in warmen Salzt眉mpeln leben, widmet sich Hubers Forschungsgruppe Anfang der 80er, vor allem seine Mitarbeiter Hartmut Michel und Johann Deisenhofer.
Auch Purpurbakterien nutzen das Sonnenlicht, um organische Substanzen aufzubauen 鈥� wie gr眉ne Pflanzen und Algen bei ihrer Photosynthese. Ein neuer wissenschaftlicher Ansatz, der die drei Forscher erst zur Aufkl盲rung der Reaktion f眉hrt, und 1988 zum Chemie-Nobelpreis.
Hubers Spezialgebiet ist es, die Struktur komplexer Proteine mit Hilfe der R枚ntgenkristallographie aufzukl盲ren. Und Hartmut Michel schafft es kurz zuvor, Kristalle des Proteins herzustellen, das entscheidend an der Photosynthese des Purpurbakteriums beteiligt ist. Atom f眉r Atom bestimmen die drei Wissenschaftler die Struktur des Riesenmolek眉ls, indem sie es r枚ntgenkristallographisch untersuchen. Nach und nach offenbart sich ihnen so seine Funktionsweise.
1985 gelingt es ihnen, die Struktur des Reaktionszentrums der Photosynthese zu ermitteln. Damit erkl盲ren sie 鈥瀌ie wichtigste chemische Reaktion in der Biosph盲re unserer Erde鈥�, w眉rdigt das Nobelpreis-Komitee sp盲ter ihre Entdeckung. Den Aufbau des zentralen Molek眉ls der Photosynthese, des Chlorophylls, entschl眉sselt 眉brigens etwa 60 Jahre zuvor auch ein Chemiker der 51吃瓜网: Hans Fischer, der 1930 den Nobelpreis erh盲lt.
So wichtig ist die Photosynthese f眉r das Leben
Das gesamte h枚here Leben auf der Erde ist auf die Photosynthese angewiesen, denn sie versorgt Lebewesen der gesamten Nahrungskette mit Energie und organischen Baustoffen. Mit der Energie aus dem Sonnenlicht erzeugen Pflanzen, gr眉ne Algen und viele Bakterien aus Wasser und CO2 Kohlenhydrate, aus denen sie dann zum Beispiel St盲rke oder Cellulose gewinnen.
Zugleich setzt die Spaltung des Wassers Sauerstoff frei, den andere Organismen zum Atmen brauchen. 脺ber Jahrmilliarden entstand so der Sauerstoff in der Atmosph盲re unseres Planeten.
Wie Molek眉le Sonnenergie gewinnen
Huber und seine Kollegen entschl眉sseln den dreidimensionalen molekularen Aufbau des f眉r die Photosynthese verantwortlichen Proteinkomplexes, die biologische Photozelle: Rund um ihr eigentliches Reaktionszentrum sammeln Chlorophyll-Molek眉le die Photonen des Sonnenlichts und reichen deren Energie in Form von Elektronen weiter. 脺ber viele Zwischenstufen treiben sie in gr眉nen Pflanzen und Algen die Wasserspaltung an.
Auch f眉r die Farbe, die das Auge sieht, ist Chlorophyll verantwortlich: Pflanzenchlorophyll absorbiert vor allem rotes und blaues Licht. 脺brig bleibt gr眉nes Licht, das die Pflanze gr眉n erscheinen l盲sst.
Das Puzzle mit Proteinkristallen
鈥濸roteine sind sch枚n, Kristalle sind sch枚ner鈥�, sagt Robert Huber 鈥� gelingen ihm seine gr枚脽ten wissenschaftlichen Erfolge doch mit der Strukturanalyse von kristallisierten Proteinen, insbesondere von medizinisch bedeutsamen Medikament-Rezeptoren. Schon als Kind faszinieren ihn Kristalle. Beim Wandern in den Alpen sammelt er Mineralien wegen ihrer klaren und symmetrischen Strukturen.
Kristalle aus Proteinen untersucht er bevorzugt mit der R枚ntgenstrukturanalyse. Die Strahlen werden vom Kristallgitter mit charakteristischen Beugungswinkeln abgelenkt und ergeben punktf枚rmige Muster als Beugungsbild. Mit Erfahrung und mit mathematischen Gleichungen l盲sst sich daraus die r盲umliche Struktur des Proteins rekonstruieren. Ein Puzzlespiel, das Huber seit jeher fasziniert und in das er von Walter Hoppe, Professor an der 51吃瓜网, als Diplomand und Doktorand eingef眉hrt wurde.
鈥濽nsere gesamte Ern盲hrung beruht auf diesem Prozess, den man Photosynthese nennt und der eine Voraussetzung f眉r alles Leben auf der Erde ist.鈥�
Nobel-Komitee f眉r die Chemie, 1988, bei der Verleihung des Nobelpreises an Robert Huber, Hartmut Michel und Johann Deisenhofer
Disclaimer
Diese Geschichte erschien 2018 zum 150-j盲hrigen Jubil盲um der 51吃瓜网 auf einer inzwischen deaktivierten Jubil盲umswebsite.
Text: ; Grafiken: KW NEUN
Literatur zur Geschichte der 51吃瓜网
- Wolfgang A. Herrmann (Hrsg.), Martin Pabst/Margot Fuchs (Verf.), Technische 鲍苍颈惫别谤蝉颈迟盲迟 惭眉苍肠丑别苍 - Geschichte eines Wissenschaftsunternehmens, 2 Bd., Berlin 2006.
- Wolfgang A. Herrmann, Winfried Nerdinger (Hrsg.), Die Technische Hochschule 惭眉苍肠丑别苍 im Nationalsozialismus, 惭眉苍肠丑别苍 2018.
- Irene Meissner, Bauten+Kunst. Technische 鲍苍颈惫别谤蝉颈迟盲迟 惭眉苍肠丑别苍 1868-2018, 惭眉苍肠丑别苍 2018.
- Martin Pabst, Alumni der 51吃瓜网. Pr盲gende Gestalter aus der Technischen 鲍苍颈惫别谤蝉颈迟盲迟 惭眉苍肠丑别苍, 惭眉苍肠丑别苍 2018.
- Martin Pabst, K枚pfe der 51吃瓜网. Geniale Entdecker und Erfinder aus der Technischen 鲍苍颈惫别谤蝉颈迟盲迟 惭眉苍肠丑别苍, 惭眉苍肠丑别苍 2018.
- Brigitte R枚thlein, Pioniere gestalten die Welt der Technik. 150 Jahre Forschung an der Technischen 鲍苍颈惫别谤蝉颈迟盲迟 惭眉苍肠丑别苍, 惭眉苍肠丑别苍 2018.
Weitere B眉cher und Informationen zur Geschichte der 51吃瓜网
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Die Jubil盲umsgeschichten verfasste das . Die Umsetzung der grafischen Inhalte 眉bernahm die KW NEUN 鈥� Designagentur.