Die chemische Natur der Pigmente aus photosynthetischen Reaktionszentren von Rhodospirillum ruhrum G-9+

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1 Diss. ETHNr.6106 Die chemische Natur der Pigmente aus hotosynthetischen Reaktionszentren von Rhodosirillum ruhrum G-9+ ABHANDLUNG zur Erlangung destitelseinesdoktorsder Naturwissenschaften der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich vorgelegt von ERHARD WALTER dil, ehern. ETH geborenam 16. Oktober 1947 von Löhningen(SH) und Winterthur(ZR) Angenommenauf Antragvon Prof. Dr. A. Eschenmoser,Referent Prof. Dr. R.Bachofen, Korreferent 1978

2 Z USA M M E N F ASS U N G Die aus der carotinoidfreien Mutante G-9 von Rhodosirillum rubrum isolierten hotosynthetischen Reaktionszentren (RC) wurden sektroskoisch charakterisiert. Die Aktivität dieser Pigment-Protein-Komlexe wurde mit chemischen und hotochemischen Methoden nachqewiesen. Durch Zugabe von Aceton oder Aceton/Methanol-Gemischen wurden die Partikel derart denaturiert, dass ihre Pigmente raktisch vollständig freigesetzt und isoliert werden konnten. Das dabei erhaltene Gemisch wurde chromatograhisch und sektroskoisch analysiert. Es bestand im wesentlichen aus zwei Pigmenten, welche anschliessend qetrennt untersucht wurden. Die Hautkomonente wurde als mit Geranylgeraniol verestertes Bakteriochlorohyll a (BChl a G 5) identifiziert. Als Bagsis dafür dienten UV/VIS-Sektren der gereinigten Substanz vor und nach ihrer Phäohytinisierunq, Circulardichroismusund Massensektrum des gewonnenen Bakteriohäohytins a Gg 3 sowie dessen Verhalten bei der Hochdruck-Flüssigchromatograhie im Gemisch mit einer entsrechenden Referenzsubstanz. in den unter- Der maximale Anteil von Bakteriochlorohyll a suchten RC beträgt 0.4 %. Die Nebenkomonente des aus den Partikeln isolierten Gemisches wurde als mit Phytol verestertes Bakteriohäohytin a (BPhäo a 1) identifiziert. Die Basis für diesen Befund lie - fern die analogen sektroskoischen Eiqenschaften des gereinigten Pigments sowie ihr chromatograhisches Verhalten im Gemisch mit einer entsrechenden Referenzsubstanz. Der maximale Anteil von natürlichem Bakteriohäohytin a Gq 3 beträgt 2 %.

3 o Die quantiative Analyse der RC-Pigmente ergab ein Verhältnis BChl a G 5 zu BPhäo a 1 von 2.1 bis 2.2 und eine totale g- - Pigmentmenge ro Reaktionszentren von 18 bis 19 nmol/od~~~.ml, nachdem die gefundenen Werte für den geschätzten Anteil von RC-fremdem BChl a korrigiert worden waren. Da die untersuchten Organismen,R.rubrum G-9~ kein mit Phytol verestertes BChl a enthalten, muss BPhäo a 1 definitiv als natürliche Komonente in den RC betrachtet werden; ausserhalb

4 der RC scheint BPhäo a I nicht aufzutreten. Zwischen den An tennen- und den RC-Pigmenten bestehen in den untersuchten Bakterien somit zwei Unterschiede, indern sowohl metallfreies als auch mit Phytol verestertes Bakteriohäohorbid a ausschliesslich in den RC auftritt.- Die Referenzsubstanz BPhäo a I wurde aus einern Extrakt von Rhodoseudomonas shäroides R-26 dargestellt und qereinigt. Ihre Identität wird durch eine ausführliche sektroskoische Analyse belegt. Der Anteil des Isomers mit S-Konfiguration 2 an C-13, welches erstmals isoliert und charakterisiert wurde, betrug weniger als I %. Die Referenzsubstanz BPhäo a 3 wurde aus einem Extrakt von Gg Rhodosirillum rubrum G~9+ dargestellt und gereinigt. Ihre Identität wurde ebenfalls durch eine sektroskoische Analyse belegt, wobei eine an acht Positionen sezifisch markierte Probe von 3 die Interretation des 13C-NMR-Sektrurns erleichterte. Die Anteile des C-13 2-Eimers sowie von! betrugen je weniger als I %.

5 A b s t r a c t Isolated hotosynthetic reaction centers from mutant G-9+ of Rhodosirillum rubrum were characterized sectroscoically. The igments extracted from the active articles were shown to be identical with bacteriochlorohyll a Gq and bacterioheohytin a t their ratio being about 2:1 ~ The total amount of igments found was around 20 nmoles er reaction centers, measured in units of od~~~.ml Conclusive evidence for the different nature of the esterifying alcohols in the two igments, geranylgeraniol and hytol, resectively, is based on UV- and mass sectra of the bacterioheohytins as weil as on their behaviour during high ressure liquid chromatograhy in mixtures with reference substances. These were isolated from two different organisms and identified by their sectroscoic roerties. Further evidence indicates that bacterioheohytin cated exclusively in the reaction centers and that stence cannot be due to artifacts. a is 10 its exi-

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