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SYBP: Biologie und Physik

SYBP 2: Biologie und Physik II

SYBP 2.1: Hauptvortrag

Mittwoch, 29. März 2000, 16:30–17:10, H2

Bacteriorhodopsin - ein biophysikalisches Puzzlespiel — •Georg Büldt — Forschungszentrum Jülich, IBI-2: Institut für Biologische Strukturforschung, 52425-Jülich

Die Erzeugung einer asymmetrischen Ionenverteilung über biologische Membranen ist eine generelle Form der Zwischenspeicherung von Energie, die in allen Lebewesen verwirklicht ist. Die wichtigste Anwendung dieses Prinzips ist die Erzeugung von Protonengradienten über die Mitochondrienmembran, angetrieben durch die Proteine der Atmungskette und über die Thylakoidmembranen, erzeugt durch den Photosyntheseapparat. In diesen Systemen ist ein Protonentransport mit einem Elektronentransport gekoppelt. Demgegenüber wird über der Zellmembran des Halobacterium salinarum durch ein kleines Membranprotein, dem Bacteriorhodopsin, Lichtenergie direkt in einen Protonengradienten umgewandelt. An diesem System wurden Beugungsexperimente mit Elektronen, Röntgenstrahlen und Neutronen durchgeführt. Optische, Infrarot- und Ramanspektroskopie gaben in einem Zeitbereich, der von Femto- bis Millisekunden reicht, Auskunft ueber die Konfiguration der Antenne des Systems, dem Retinal. Elektrische Messungen (Patch-Clamp- und Black-Lipid-Membran-Experimente) zeigten Details des Ladungstransports und des Strom-Spannungsverhaltens von Bacteriorhodopsin. Erst in jüngster Zeit konnten viele Teile diese Puzzles zusammengefügt werden, nachdem die ersten hochaufgelösten Strukturen des Grundzustandes und einiger Intermediate des Arbeitszyklus dieser Pumpe aus Röntgenstrukturanalysen ermittelt wurden.