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In einem neuen Projekt im Alfried Krupp-Schülerlabor der Ruhr-Universität lernen Schüler die "lichtbetriebene Protonenpumpe" kennen und untersuchen das Chromoprotein Bakteriorhodopsin mit dem Spektrometer, mit dem sie dem Protein "bei der Arbeit" zusehen. Konzipiert vom Lehrstuhl für Biophysik der RUB ist es das erste Projekt im Schülerlabor zur Spektroskopie.
Bochum, 24.11.2008
Nr. 383
Die lichtbetriebene Protonenpumpe
Neues Biophysik-Projekt im RUB-Schülerlabor
Mit dem Spektrometer einem Protein bei der Arbeit zusehen
Wie fängt die Natur Licht ein und nutzt es als Signal beim Sehvorgang oder als Energiequelle in Pflanzen bei der Photosynthese? Dabei spielen lichtempfindliche Proteine, so genannte Chromoproteine, eine Schlüsselrolle. Sie nutzen die Lichtenergie, um aktiv Ladungen zu transportieren und erzeugen an Zellmembranen eine Spannung. In einem neuen Projekt im Alfried Krupp-Schülerlabor der Ruhr-Universität lernen die Teilnehmer beispielhaft das Chromoprotein Bakteriorhodopsin kennen und untersuchen es mit dem Spektrometer, mit dem sie dem Protein "bei der Arbeit" zusehen. Konzipiert vom Lehrstuhl für Biophysik (Prof. Dr. Klaus Gerwert) ist es das erste Projekt im Schülerlabor zur Spektroskopie.
Fachübergreifendes Projekt
Das Projekt richtet sich an Schülerinnen und Schüler der Oberstufe (Klassen 12 und 13) und kann ab sofort von Schulklassen gebucht werden. Die Teilnehmer lernen die Messmethode eines Spektrometers sowie die Aufgaben und Leistungen von Proteinen kennen. Sie messen und untersuchen in Kleingruppen selbstständig den so genannten Photozyklus des Proteins Bacteriohodopsin. Durch den fachübergreifenden Ansatz verbindet das Projekt Biologie mit Physik und Chemie.
Protonenstau erzeugt Spannung
Das Protein Bacteriorhodopsin, eine "lichtbetriebene Protonenpumpe", kann mit Hilfe von Licht Protonen transportieren (von einer Seite des Proteins auf die andere pumpen), so dass eine Spannung erzeugt wird. Die gepumpten Protonen stauen sich an der Membran wie Wasser an einem Stausee und erzeugen eine Spannung. Beim Abfließen treiben sie die "Turbinen" von anderen Proteinen an, die ATPasen, die das energiereiche ATP herstellen. ATP ist der Treibstoff für viele biologische Prozesse, zum Beispiel für Muskelarbeit.
Den Wechsel der Farben verfolgen
Ein Lichtblitz des Spektrometers regt in dem Bakteriorhodopsin eine Reaktion an: den Photozyklus mit verschiedenen Zwischenzuständen, in denen Protonen in dem Protein gezielt verschoben werden, bis schließlich insgesamt ein Proton von einer auf die andere Seite des Proteins gepumpt worden ist. Die einzelnen Zwischenzustände unterscheiden sich in ihren Farben. Der Farbwechsel ist aber so schnell, dass er nicht mehr mit dem bloßen Auge beobachtet werden kann. Diesen Wechsel der Farben während des Photozyklus verfolgen die Schüler mit dem Spektrometer in hoher Zeitauflösung.
Weitere Informationen
Alfried Krupp-Schülerabor, Tel. 0234/32-27081, E-Mail: schuelerlabor@rub.de
Internet: http://www.rub.de/schuelerlabor
Prof. Dr. Klaus Gewert, Lehrstuhl für Biophysik, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der RUB, Tel. 0234/32-24462, E-Mail: gerwert@bph.ruhr-uni-bochum.de
Redaktion: Jens Wylkop
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Chemie, Physik / Astronomie
überregional
Schule und Wissenschaft
Deutsch
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