Lichtsammelkomplex

Ein Lichtsammelkomplex (engl. light harvesting complex, LHC) oder Antennenkomplex (seltener auch Lichtsammelfalle) ist eine Ansammlung von Membranproteinen in den photosynthetischen Membranen von Organismen, die Photosynthese betreiben.

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Funktion

Ihre Aufgabe besteht darin, Licht zu absorbieren und die Energie zum Reaktionszentrum zu leiten, wo die Lichtreaktion der Photosynthese stattfindet.

Durch die Lichtabsorption werden Elektronen in den Pigmenten in einen angeregten Zustand versetzt. Die absorbierte Energie wird über eine Vielzahl von Pigmenten zum sogenannten Reaktionszentrum geleitet. Dieser Energietransferprozess ist sehr schnell (Pikosekunden-Bereich) und extrem effizient.

Im Reaktionszentrum findet eine Ladungstrennung statt, die den ersten Schritt der eigentlichen Photosynthese darstellt und letztlich zum Aufbau von Zuckermolekülen führt.

Struktur verschiedener Lichtsammelkomplexe

  Die Lichtsammelkomplexe höherer Pflanzen und Algen befinden sich in der inneren Membran der Chloroplasten (Thylakoidmembran). Pflanzen besitzen eine ganze Reihe verschiedener Lichtsammelkomplexe, die alle Transmembranproteine darstellen. Sie sind den in Pflanzen vorhandenen Photosystemen zugeordnet. So heißt der Hauptkomplex (major complexe), der mit dem Photosystem 1 assoziiert ist, LHC1-Komplex (light harvesting complex 1), der mit Photosystem 2 assoziierte Komplex LHC2. Letzterer stellt den was die Anzahl angeht häufigsten Lichtsammelkomplex der Welt dar und gehört aufgrund der Verbreitung von Pflanzen und Algen zu den häufigsten Proteinen überhaupt. Neben den Hauptkomplexen gibt es verschiedenen weitere Lichtsammelkomplexe (minor complexes), die ebenfalls um die Photosysteme angeordnet sind. Diese werden meist mit CP und ihrem Gewicht in Kilodalton angegeben, z.B. CP29. Die Abbildung zeigt die Struktur des LHC2-Komplexes bei Blickrichtung auf die Tylakoidmembran. Die Pigmente Chlorophyll a (grün), Chlorophyll b (cyan) und verschiedene Carotinoide (gelb) werden nicht-kovalent von einem Proteingerüst (grau-transparent) gebunden.
  Bei Purpurbakterien sind die Lichtsammelkomplexe in der Plasmamembran eingebaut. Es handelt sich wie bei pflanzlichen Lichtsammelkomplexen um Transmembranproteine. Die meisten Spezies besitzen zwei Arten von Lichtsammelkomplexen, die LH1 und LH2 genannt werden. Einige Spezies besitzen zusätzlich einen LH3, andere ausschließlich LH1. Alle Komplexe haben eine ringförmige Struktur, die aus identischen Untereinheiten besteht. Die Abbildung zeigt beispielsweise den LH2-Komplex von "Rhodopseudomonas acidophila", der aus neun Untereinheiten besteht. Jede Untereinheit besteht aus zwei dicht beieinander liegenden Bakteriochlorophyllen (rot) und einem dazu um 90° gekippten weiten Bakteriochlorophyll (orange, nicht in LH1) sowie einem Carotinoid (gelb). Die Pigmente werden nicht-kovalent von zwei kurzen Proteinen (grau-transparent) gebunden. LH1 ist sehr ähnlich aufgebaut, besteht aber aus mehr Einheiten, z.B. 16. Dadurch ergibt sich ein größerer Ring in dessen Mitte sich das Reaktionszentrum befindet.

Literatur