Phycobilisom

Phycobilisomen sind die Photosynthese-Apparate der Blaualgen und einiger eukaryotischer Algen.

Antennenstruktur von Phycobilisomen (Modell)
Lamont Anderson (Colorado College), Mark Schneegurt (Wichita State University), and Cyanosite (www-cyanosite.bio.purdue.edu),
CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons

Dieses Bild aus der Wikipedia ^[1] zeigt sehr schön die Struktur eines einzelnen Phycobilisoms. Der große Proteinkomplex besteht aus drei verschiedenen, aber eng verwandten Phycobiliproteinen, nämlich Phycoerythrin (rot), Phycocyanin (dunkelblau) und Allophycocyanin (hellblau). Das Allophycocyanin wiederum ist mit Chlorophyll a-Molekülen verbunden, die als Photosystem II der Lichtreaktion dienen (grün).

Die Absorptionsmaxima der Phycobiliproteine liegen bei ca. 498-568 nm (Phycoerythrin), 625 nm (Phycocyanin) und 618-673 nm (Allophycocyanin) ^[2]. Alle drei Proteine absorbieren außerdem im UV-Bereich zwischen 250 und 380 nm ^[4]. Die lichtabsorbierenden Strukturen der Phycobiline sind offenkettige Tetrapyrrole ^[5], erinnern also an den Aufbau eines Chlorophyll- oder Hämoglobin-Moleküls.

Die Lichtenergie wird ähnlich wie in den Chloroplasten grüner Pflanzen mit hohem Wirkungsgrad (ca. 95% ^[3]) von einem Antennenpigment zum nächsten weitergeleitet, bis sie schließlich am Reaktionszentrum ankommt. In den Phycobilisomen wird die Energie des absorbierten Lichts also zunächst von Phycoerythrin auf Phycocyanin übertragen, dann von Phycocyanin auf Allophycocyanin, und schließlich von Allophycocyanin auf das Reaktionszentrum Chlorophyll II ^[2].

Ein Phycobilisom ist etwas größer als ein Ribosom ^[2]. Verankert sind die Phycobilisomen auf der cytoplasmatischen Seite der Membran des Cyanobakteriums bzw. des Plastiden. Die Strukturen der Phycobilisomen können von Art zu Art stark variieren, und auch in Abhängigkeit von der Lichtsituation kann die Zusammensetzung eines Phycobilisoms verändert werden.

Die Phycobilisomen können leicht von den Thylakoiden abgewaschen werden. Mit der wässrigen Lösung kann man dann leicht Experimente durchführen ^[6].

Solche Experimente haben gezeigt, dass der Anteil des Phycocyanins durch Bestrahlung mit rotem Licht erheblich gesteigert werden kann, während in grünem Licht der Anteil des Phycoerythrins zunimmt. Dieser Prozess wird auch als chromatische Adaption bezeichnet ^[5].