Högskolan i Halmstad - För utveckling av verksamheter, produkter och livskvalitet

Växtcellbiologi - Energiomvandling i växtceller

Energiomsättningen i växt- och algceller äger rum i organeller (avgränsande utrymmen inne i cellen) som kallas kloroplaster och mitokondrier. I kloroplasterna återfinns fotosyntesen, naturens sätt att lagra solenergi i kemisk form. Denna process är unik för växter, alger och fotosyntetiserande bakterier. I mitokondrien återfinns cellandningen, där energi utvinns genom att energirika föreningar som kolhydrater eller fett bryts ner. Denna process finns hos både djur och växter. Både fotosyntes och cellandning är komplicerade processer med många delreaktioner. Trots att de två processerna kan ses som varandras motsatser finns det många likheter mellan dem. En viktig likhet är att många av de enzymer som katalyserar reaktionerna är bundna till biologiska membraner.

De flesta proteiner som skall fylla sin funktion inne i en celldel (organell) måste transporteras in i den. De syntetiseras då med en förlängning, kallad presekvens, som fungerar som en "adresslapp". Denna känns igen av receptorer på organellens yta, varefter proteinet kan transporteras in i organellen. I växtceller, som har både kloroplaster och mitokondrier, är denna proteinsorteringsprocess än mer komplicerad än i djurceller.

Vår forskning omfattar två olika aspekter av energiomvandling: biogenes av organeller, och fotosyntesens ljusreaktioner.

Lars-Gunnar Franzéns forskning är idag inriktad mot fotosyntesens ljusreaktioner, och handlar om strukturen hos några av de proteiner som bygger upp fotosystem I, ett av de två fotosystem deltar i omvandlingen av ljusenergi till kemisk energi. Av särskilt intresse är hur dessa proteiner växelverkar med plastocyanin, ett kopparinnehållande protein som fungerar som elektrondonator till fotosystem I. Forskningen sker i samarbete med Göteborgs Universitet. För att få tillräckliga mängder av proteinerna att studera har vi stoppat in deras gener i bakterien E. coli, och uttrycker generna där, så att bakterierna fås att producera växtproteiner. Därmed får vi material så att vi kan studera proteinernas struktur,och deras växelverkan med plastocyanin. I detta arbete används en kombination av biokemiska, molekylärbiologiska och spektroskopiska tekniker.

Lars-Gunnar Franzén har vidare ett sedan flera år ett samarbete med forskare i Mexico City inom området växt- och alg-mitokondrier, och i samarbete med Institutionen för växt- och miljövetenskaper vid Göteborgs universitet har han deltagit i en studie av hur gifter i båtbottenfärger påverkar populationer av marina alger.

Clas Dahlin studerar biogenes av organeller, kloroplaster och de fotosyntetiska membranen, och förallt hur de membranbundna pigmenten styr utveckling av fotokemisk aktivitet i ljus. Framöver avses en fortsättning av dessa studier för att i förlängningen undersöka hur miljögifter med hittills okända effekter på dessa system påverkar, den för växterna nödvändiga, omvandlingen av ljus till biomassa. Även utvecklingen av fotosyntesapparaten kommer att studeras med hjälp av olika inhibitorer som "plockar bort" specifika komponenter i fotosyntesmembranen. På så sätt kan olika komponenters roll i fotosyntesen och i uppbyggnaden av membraner undersökas.