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Abschaltung von Photosystemen in Heterocysten

Phragmites68

Komplexer Mehrzeller
Blaualgen können bei Stickstoffmangel Zellen zu sogenannten Heterocysten umbilden, die Stickstoff fixieren. Der beteiligte Enzymkomplex, Nitrogenase, ist sehr sauerstoffempfindlich, darum sind Heterocysten von dicken Hüllen umgeben. Laut Wikipedia ist Photosystem II (welches Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff spaltet) abgeschaltet (auch um die Nitrogenase vor dem entstehenden Sauerstoff zu schützen). Photosystem I soll jedoch weiterhin aktiv bleiben.
Hier sind meine Fragen:
1. Erfolgt die ATP-Produktion anaerob durch Gärung, oder bekommen die Heterocysten ihre Energie von den umliegenden Zellen?
2. Photosytem II hebt die Elektronen, die aus dem Wasser gewonnen werden, in ein höheres Energieniveau, von da aus werden sie von Photosystem I in ein noch höheres Energieneveau gehoben. Ohne Photosystem II kann Photosystem I doch gar nicht arbeiten, oder? Sonst wäre Photosystem II ja gar nicht notwendig. Wie können Heterocysten dann noch Photosynthese betreiben? Das sie Elektronen in schon von Photosystem II "vorgehobenem" Elektronenniveau von ihren Nachbarzellen bekommen ist sehr unwahrscheinlich, schließlich laufen diese Prozesse normalerweise direkt nebenander an einer Thylakoidmembran ab.

Vielen Dank im Voraus.
Phragmites68
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
Erst mal zu Punkt 2. PSI kann sehr wohl ohne PSII arbeiten und zwar durch zyklischen Elelektronentransport (Cyclic electron Transport, Abk. CET)).
Beim CET wird PSI angeregt und gibt, im Gegensatz zum Linearen Elektronentransdport (das ist der Elektronetransport von PII.......nach PSI.... NADPH/H+), die Elektronen NICHT über Ferredoxin an die Ferredoxin-NADPH-Reduktase an NADP+ weiter, wobei das NADP+ zu NADPH/H+ reduziert wird.
Sondern beim beim CET überträgt PSI nach Anregung die Elektronen über Ferredoxin ZURÜCK auf den Cytb/f komplex. Von Cyt b/f fließen die Elektronen dann über Plastochinon wieder ZURÜCK zum Cyt b/f komplex und dann vom Cyt b/f komplex über Paltocyanin ZURÜCK zum PS I. Also ein kreisförmiger Fluss von Elektronen über die oben genannten Elektronencarrier um PSI. Dabei wird kein NADPH/H+ erzeugt aber sehr wohl ein arbeitsfähiger transmembraner Protonengradient der zur ATP-Synthese genutzt wird. Also kann ATP einzig durch den CET erzeugt werden.

Eigentlich beantwortet das schon Frage 1. mit.
Schau dir am besten nochmal den Zyklischen Elektronentransport an, dann verstehst du das.

Es gibt aber neben diesem, schon etwas älteren Modell, dass die Heterocysten ihren ATP-Bedarf durch zyklischen Elektronentransport decken noch ein neurés Modell, das auch beim derzeitigen Stand der Forschung, als das wahrscheinlichere betrachtet wird.
Demzufolge erzeugen die Heterocysten ihr ATP durch eine Elektronentransportkette, die über das Enzym NDH-1 (NADPH-Reduktase 1) von reduziertem NADPH/H+ geliefert bekommen. Heterocysten können NADPH/H+ zwar nicht über linearen Elektronentransport erzeugen aber doch über einen Stoffwechselweg namens Oxidativer Pentose-Phosphat-Zyklus (OPP).

Die beiden Bilder A und B zeigen diese beidenModelle, also das ältere = nur CET und das neurere = über die NDH-1.
Das neue Modell schließt, wie du am Bild sehen kannst übrigen den CET als zusätzliche Möglichkeit nicht aus
1593642783481.png

Liebe Grüße
Wolfgang
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
Ach so, beim OPP (der ist wirklich sehr komplex, deswegen hier keine Details) wird aus Glucose-6-Phosphat über tausendundeins Zwischenschritte Ribulose-5-Phosphat erzeugt wobei auch 'NADPH/H+) entsteht.
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
Hey Phragmites. ich hatte wohl nen Fingerkrampf durchs viele Tippen (beantworte hier seit 3 Stunden Fragen) "Paltocyanin" soll natürlich PLASTOCYANIN heißen. Sorry fürs "Vertipperle" ;-)
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
So, noch ne Klitzekleinigkeit und dann mal Schluss. Nur noch ein kleiner Hinweis. Die Graphiken auf dem Bild sind stark vereinfacht. Der Prozess, dass die Elektronen vom b/f Komplex über Plastochinon wieder zurück zum b/f Komplex fließen ist da nicht eingezeichnet. Stell dir einfach am b/f Komplex noch ne kleine "Mini-Schleife" vor bei dem die Elektronen über Plastochinon wieder zurück zum b/f Komplex fließen.
 
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