25.11.2022 - Université de Strasbourg

Urtümliche Reaktionswege

Reaktionen im reduktiven Krebszyklus funktionieren auch mit Meteoritenpulver

Natürlich ablaufende chemische Reaktionen könnten sich zu den heute bekannten biochemischen Prozessen fortentwickelt haben. Ein Forschungsteam hat nun entdeckt, dass eine Reaktionsabfolge im sogenannten reduktiven Krebszyklus, einem fundamentalen biochemischen Prozess, auch ohne Enzymkatalyse möglich ist. Metalle und sogar pulverförmiges Meteoritenmaterial katalysieren die Hydrierungsreaktionen, schreibt das Team in der Zeitschrift Angewandte Chemie.

Zellen gewinnen Energie und molekulare Bausteine durch ihren Stoffwechsel. Dabei werden in universellen biochemischen Prozessen mit der Hilfe von Enzymen molekulare Verbindungen auf- und wieder abgebaut. Einfache organische Moleküle wie organische Säuren, Aminosäuren und Peptide kommen jedoch auch in außerirdischen Objekten vor. Das nährt die Vermutung, dass auch auf der frühen Erde organische Moleküle existiert haben könnten, noch bevor sich das Leben entwickelte.

Nach der Theorie eines sich selbst organisierenden chemischen Netzwerks könnten einige fundamentale biochemische Reaktionsfolgen von natürlich ablaufenden chemischen Reaktionen abgeleitet sein. Sophia Rauscher und Joseph Moran von der Universität Straßburg untersuchten nun einen Abschnitt des sogenannten reduktiven Krebszyklus, eines biochemischen Prozesses, der von manchen Mikroorganismen zur Kohlenstofffixierung genutzt wird. In drei Stufen wird in diesem Prozess das kleine organische Oxalacetat zu Succinat (dem Salz der Bernsteinsäure) hydriert und dehydratisiert.

Im zellulären Prozess geschieht die Hydrierung, die Anlagerung von elementarem Wasserstoff, mit der Hilfe von Enzymen. Um eine Hydrierung zu simulieren, wie sie auf einer noch unbelebten Erde vor drei bis vier Milliarden Jahren abgelaufen sein könnte, verwendeten Rauscher und Moran elementaren Wasserstoff und Metallkatalysatoren. Sie begründeten ihre Wahl damit, dass Wasserstoff in natürlichen geologischen Prozessen gebildet wird und sich in Reservoirs im Boden oder in Hydrothermalquellen anreichern kann. Darüber hinaus brachten Meteoriten, die die Erde in dieser Zeit zahlreich trafen, Metalle mit sich.

Im Experiment bildete sich bereits unter milden Reaktionsbedingungen aus Oxalacetat Malat, was den ersten Hydrierungsschritt nachbildet. Nach einer Dehydratisierung von Malat zu Fumarat entstand in einer weiteren Hydrierung Succinat – was der gleichen Reihenfolge an Reaktionen entspricht wie im reduktiven Krebszyklus. Metalle wie Nickel und sogar reines Meteoritenpulver katalysierten die Reaktionen. Diese Befunde weisen womöglich auf die Ursprünge einiger fundamentalen Stoffwechselwege hin, schreiben die Autoren.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Université de Strasbourg
  • News

    Motor und Energiespeicher aus einem Guss

    Einen Motor und Energiespeicher zu bauen, der lediglich aus einer Komponente besteht, ist Physikern und Materialwissenschaftlern der Universitäten Heidelberg und Strasbourg (Frankreich) gelungen. Dafür nutzten sie eine elastische Polymerfaser, die zu einem Ring geformt und mithilfe einer äu ... mehr

    Chemie-Nobelpreis 2013: „Die Balance zwischen Genauigkeit und Signifikanz“

    Die Königlich-Schwedische Akamedie hat die Preisträger des Nobelpreises für Chemie 2013 bekannt gegeben: die US-amerikanischen Forscher Martin Karplus, Michael Levitt und Arieh Warshel. Sie erhalten die Auszeichnung für die „Entwicklung von mehrskaligen Modellen für komplexe chemische Syste ... mehr

    Neues Zyklotron für die medizinische Forschung

    Cyrcé (Zyklotron für Forschung und Lehre), der neue Teilchenbeschleuniger des interdisziplinären Hubert Curien Instituts (IPHC) der Universität Straßburg, ist jetzt betriebsbereit. Vor Kurzem wurde mit ihm die erste Serie Fluor 18 hergestellt, ein Radioisotop, das häufig als Marker in der N ... mehr

  • q&more Artikel

    Ein Licht für die Zeit, eine Zeit für das Licht

    Wie wir wissen, sind unsere Augen das Sinnesorgan, mit dem wir die Welt um uns herum sehen können. Licht dringt durch die Pupille ins Auge ein und trifft auf die im hinteren Bereich liegende, lichtempfindliche Retina. Das löst einen biochemischen und physiologischen Prozess aus, der uns als ... mehr

  • Autoren

    Dr. David Hicks

    David Hicks, geb. 1956, studierte Zoologie an der Universität von Bristol, U.K., und promovierte in London im Fach Entwicklungsneuropsychologie (1978–81). Im Anschluss verbrachte er einen Postdoc-Aufenthalt an der biochemischen Fakultät der Universität von British Columbia in Vancouver, Kan ... mehr

Mehr über Angewandte Chemie
  • News

    Für bakterienfreies Trinkwasser

    Bakterienverseuchtes Wasser ist eine ernsthafte weltweite Bedrohung für die Gesundheit. Ein chinesisches Forschungsteam beschreibt eine neue einfache Desinfektionsmethode in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Sie basiert auf winzigen biokompatiblen Atomansammlungen, sogenannten Quantenpunkt ... mehr

    Aus Kraft-Lignin wird Vanillin

    Bei der Zellstoffproduktion fallen große Mengen an technischem Lignin an, das schwer verarbeitbar ist und daher meistens einfach als Brennstoff genutzt wird. Eine Forschungsgruppe berichtet nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie, wie aus diesem Rohstoff, dem sogenannten Kraft-Lignin, der ... mehr

    Ein Material aus zwei Welten: Polymere mit Metall-Rückgrat

    In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet ein chinesisches Forschungsteam jetzt über ein Polymer mit einem metallischen Rückgrat, das leitfähig sowie thermisch stabil ist und interessante opto-elektronische Eigenschaften zeigt. Aufgrund der verschiedenen elektronischen Strukturen von M ... mehr