Forscher entwickeln einen künstlichen Chloroplasten

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Über Milliarden von Jahren haben Mikroorganismen und Pflanzen den bemerkenswerten Prozess entwickelt, den wir als Photosynthese kennen.

Die Photosynthese wandelt Sonnenenergie in chemische Energie um und versorgt so alles Leben auf der Erde mit Nahrung und Sauerstoff.

Die zellulären Kompartimente, in denen die molekularen Maschinen, die Chloroplasten, untergebracht sind, sind wahrscheinlich die wichtigsten natürlichen Motoren der Erde.

Viele Wissenschaftler betrachten die künstliche Wiederherstellung und Steuerung des Photosyntheseprozesses als das “Apollo-Projekt unserer Zeit”.

Es würde die Fähigkeit bedeuten, aus Licht und Kohlendioxid saubere Energie, saubere Kohlenstoffverbindungen wie Antibiotika und andere Produkte einfach herzustellen.Aber wie baut man eine lebende, photosynthetische Zelle von Grund auf neu auf? Der Schlüssel zur Nachahmung der Prozesse einer lebenden Zelle liegt darin, ihre Komponenten zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort zusammenwirken zu lassen.

In der Max-Planck-Gesellschaft wird dieses ehrgeizige Ziel in einer interdisziplinären Multi-Labor-Initiative, dem MaxSynBio-Netzwerk, verfolgt.

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Nun ist es dem Marburger Forschungsteam um Direktor Tobias Erb gelungen, eine Plattform für den automatisierten Bau zellgroßer photosynthetisch aktiver Kompartimente, “künstlicher Chloroplasten”, zu schaffen, die in der Lage sind, das Treibhausgas Kohlendioxid mit Licht einzufangen und umzuwandeln.Mikrofluidik trifft Synthetische BiologieDie Max-Planck-Forscher machten sich zwei neue technologische Entwicklungen zunutze: erstens die synthetische Biologie für den Entwurf und die Konstruktion neuartiger biologischer Systeme, wie Reaktionsnetzwerke für die Abscheidung und Umwandlung von Kohlendioxid, und zweitens die Mikrofluidik für den Zusammenbau weicher Materialien, wie zellgroße Tröpfchen.”Wir brauchten zunächst ein Energiemodul, das es uns ermöglicht, chemische Reaktionen nachhaltig zu betreiben.

Bei der Photosynthese liefern Chloroplastenmembranen die Energie für die Kohlendioxid-Fixierung, und diese Fähigkeit wollten wir nutzen”, erklärt Tobias Erb.

Der aus der Spinatpflanze isolierte Photosyntheseapparat erwies sich als robust genug,….

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