Pyrenoide

[Michael Plewka]

Liebes Forum,

Pyrenoide sind rundliche Körnchen, die in Chloroplasten vorkommen. Sie enthalten das Enzym Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase, (abgekürzt: RubisCO ), das von manchen Autoren als das mengenmäßig häufigste Enzym auf diesem Planeten angesehen wird (z.B. Kosmos Algenführer). Dieses Enzym ist -salopp gesprochen-  für die Aufnahme des Kohlenstoffdioxids bei der Photosynthese verantwortlich.

Darüber hinaus weiß ich  nicht viel über diese Dinger.  Vor allem ist mir nicht klar, ob diese nur aus Rubisco bestehen, oder ob noch andere Bestandteile zu finden sind. In einer älteren Ausgabe des "Straßburger" werden sie als Bildungsorte von Reservestoffen (Kohlenhydrate oder Lipoide) gekennzeichnet.  Welche Funktion hat das Speichern der RubisCo? Gerade bei planktischen Algen würde ich erwarten, dass die Photosynthese auf Hochtouren läuft und demzufolge alle Photosynthese-Enzyme im Einsatz sind.

Ich habe hier mal eine kleine Auswahl an Bildern  zusammengestellt, die die Pyrenoide in  Chloroplasten von verschiedenen Algen zeigen. Manchmal ist es auch nicht ganz einfach, den Zellkern von Pyrenoiden zu unterscheiden. Teilweise weisen  Pfeile auf die Pyrenoide hin.

1. Cosmarium depressum:



2. Zygnema sp.




3. Closterium acerosum:




4. Oedogonium sp. (weiße Pfeile: Pyrenoide, gelber Pfeil: Zellkern):



5. Euglena oxyuris, totes Exemplar:



und Ausschnitt:


Nachtrag (5.12.2011): Es handelt sich bei der letzten Art wahrscheinlich nicht um Euglena oxyuris, sondern um Lepocinclis gigas . Die mit Pfeilen gekennzeichneten Körner sind wahrscheinlich kleine Paramylonkörner

Dem Beispiel von Holger Adelmann folgend würde ich mich freuen, wenn auch andere Forumsmitglieder ihre Bilder von Pyrenoiden (in Algenzellen) hier posten würden, so dass man einen Überblick bekommt, bei welchen Organismen die Pyrenoide zu finden und zu erkennen sind.

beste Grüße Michael Plewka

[Ralf]

Hallo,

das Thema Pyrenoide hat mich schon immer sehr interessiert. Leider kann ich zur Funktionsweise der Pyrenoide auch nicht mehr beitragen, als hier schon mit Bezug auf Algenführer und Strassburger geschrieben wurde. Ich kann aber diesen Thread gerne um einige Aufnahmen von Pyrenoiden ergänzen:


- Tetrabaena socialis (= Gonium sociale)



- Coleochate spec.



- Pediastrum boryanum



- Scenedesmus quadricauda



- Euastrum verrucosum



- Micrasterias rotata

[crabtack]

Hallo Michael,
Schöne Fotos.
Bevor ich deinen Beitrag gelsesen habe dachte ich immer die Pyrenoide wären die Chloroplasten, danke für die Aufklärung.

mfg
Olaf

EDIT: Habe vergessen die Rechtschreibprüfung zu nutzen.

[Michael Plewka]

hallo zusammen

@ Ralf: vielen Dank für die weiteren fotografischen Beiträge an dieser Stelle, die, wie man sieht (

Bevor ich deienn beitrag gelsesen ahbe dachte ich immer die Pyrenoide wären die Chloroplasten, danke für die aufklärung.

) , auch noch für andere Forumsmitglieder von großem Nutzen sein können.

Ich hoffe es kommen noch mehr Bilder (auch von anderen Zellen)....

@ Olaf:
genau um das Ausräumen solcher  Missverständnisse  soll es hier gehen. Ich erinnere mich noch genau, dass ich die Pyrenoide der von Ralf gezeigten Pediastrum früher für Zellkerne gehalten habe.
soweit erst mal...
beste Grüße Michael Plewka

[Mirinda]

Hi!

Wow das sind ja gigantische Fotos, klasse, danke!

Lg

[treinisch]

Hallo,

ich glaube auf diesem Bild einer Spirogyra sind auch gut Pyrenoide zu erkennen, oder?

Viele liebe Grüße

Timm

Edit: Das Bild war nicht zu sehen, sorry, ist korrigiert!

[Ralf]

Hallo,

ich glaube auf diesem Bild einer Spirogyra sind auch gut Pyrenoide zu erkennen, oder?

Viele liebe Grüße

Timm

Timm, ich kann das Bild nicht sehen, sehen es andere?

[treinisch]

Hallo Ralf,

danke und sorry, ist korrigiert.

Viele liebe Grüße

Timm

[Holger Adelmann]

Nette Idee mit den Pyrenoiden, Michael !

ich ergänze diesen Thread noch mit einigen weiteren Beispielen für Pyrenoide.
Die Namen der Algen sind jeweils auch aus dem Dateinamen ersichtlich (rechter Mausklick aufs Bild).

Herzliche Grüsse
Holger

Stephanosphaera pluvialis Cohn, Äquatorialansicht, Phaco


Stephanosphaera pluvialis Cohn, Polansicht, Phasenkontrast


Closterium sp. DIC


Spirogyra sp., optischer Schnitt, DIC


Pleurotaenium, DIC (wobei ich mir nicht sicher bin ob die Kugeln wirklich Pyrenoide sind, eher ein anderer Speicherstoff?)

[Michael Plewka]

hallo zusammen,

@ Tim: vielen Dank für Deine Spirogyra: m.E. sind da  tatsächlich pyrenoide zu sehen.

@ Holger: ebenfalls Dir ein herzliches Dankeschön! Bei der Pleurotaenium im letzten Bild  habe ich mir erlaubt, einen Ausschnitt der "Mega-Version"  exemplarisch zu markieren:
Vermutlich sind die mit gelben Pfeilen gekennzeichneten kreisförmigen Gebilde die Pyrenoide, welche von Reservestoffen (Stärke? , blaue Pfeile) umgeben sind. Die kugelartigen Gebilde (rote Pfeile) sind wahrscheinlich eher was anderes, wie Du auch schon vermutest. Die Dinger scheinen nämlich außerhalb des Chloroplasten zu sein:





soweit erst mal. beste Grüße Michael Pklewka

[Klaus]

Hallo

handelt es sich bei dieser Pinnularia (große Kreise) auch um Pyrenoide?



Gruß

Klaus

[Detlef Kramer]

Hallo Klaus,

Laut Kosmos-Algenführer besitzt Pinnularia keine Pyrenoide. Es handelt sich wohl eher um Öltropfen.

Herzliche Grüße

Detlef

[Günther Langer]

Wikipedia: googeln hilft

Das Pyrenoid ist eine räumlich begrenzte Struktur in Plastiden von verschiedenen Algengruppen und Hornmoosen, die hauptsächlich aus parakristalliner RuBisCO besteht, dem Schlüsselenzym der Photosynthese. Da RuBisCO anstelle von Kohlenstoffdioxid auch in hohem Maße unerwünschterweise Sauerstoff in das Ribulose-1,5-bisphosphat einbaut (Photorespiration), haben die Organismen verschiedene Mechanismen zur Kohlenstoffdioxidanreicherung entwickelt, um die Effizienz der Photosynthese zu steigern. Algen reichern Kohlendioxid lokal im Pyrenoid an, während höhere Pflanzen den C4- oder CAM-Mechanismus entwickelt haben. Das Pyrenoid ist damit ein funktionelles Analogon der Carboxysomen in Cyanobakterien.

Das Pyrenoid dient auch der Ablagerung von Reservestoffen. Beispielsweise bilden sich bei den Grünalgen die Stärkekörner um das Pyrenoid herum.

Viele Grüße

Günther

[Frank Fox]

Hallo allerseits,

ich möchte mich an diesem interessanten Beitrag von Michael auch mit zwei Fotos beteiligen.

Hoffentlich sind die roten Pfeile an der richtigen Stelle. 

Viel Vergnügen beim Anschauen.





Herzliche Grüße Frank Fox  

[Michael Plewka]

hallo zusammen,

Vielen Dank für die weiteren Beiträge von Organismen, bei denen ich (ebenfalls) der Meinung bin, dass sie -außer bei Pinnularia-  Pyrenoide beinhalten.
Die letzte von Frank Fox gezeigte Form scheint eine Gallerthülle aufzuweisen. Die kenne ich nicht. Was ist das?

Es ist nicht immer leicht, die Pyrenoide als solche zu erkennen.
Ein Ziel dieser Zusammenschau soll deshalb sein, dass man ein "Gefühl" dafür bekommt, was ein Pyrenoid ist und was nicht. Das Beispiel der Pinnularia zeigt, dass es möglich ist, die Kenntnis über Pyrenoide als Bestimmungskriterium  zu verwenden.

Ein weiteres Beispiel hatte ich früher schon mal gepostet https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=7300.0.
Bei dieser Alge ist es mir immer noch nicht klar, ob die Körnchen Pyrenoide sind. Das würde bei der Entscheidung "Binuclearia" bzw. "Microspora" entscheidend helfen.

Auch bei der Unterscheidung der Gattungen Euglena (Pyrenoide: positiv) und Phacus bzw. Lepocinclis (Pyrenoide: negativ)  hilft dieses Kriterium.
Es wäre sehr schön, wenn es einen einfachen chemischen Nachweis auf Pyrenoide gäbe, ähnlich wie die Lugolsche Lösung........



Das zweite Ziel ist, etwas mehr Klarheit über die Funktion(sweise) der Pyrenoide zu bekommen.

In diesem Zusammenhang:
@ Herrn Langer: vielen Dank für den -bestimmt gutgemeinten- Hinweis auf die wikipedia. Aber mal im Ernst: meine Sie, dass die Leute hier keine wikipedia lesen und diese Quelle nicht kennen?

worauf bezieht sich jetzt Ihr Hinweis auf den  Wikipedia-Beitrag genau?
Der wiki Artikel war für mich übrigens mit ein  Anlass, diesen Thread zu eröffnen; er wirft nämlich jede Menge Fragen auf.
Insofern erhoffe ich mir (?von Ihnen?) hier Aufklärung zu folgenden Fragen:

1.

.....die hauptsächlich aus parakristalliner RuBisCO besteht,......

Ein Enzym wirkt nach meiner Vorstellung im wässrigen Medium, da hierbei die Angriffsfläche maximal ist.
Wie also kann ein Enzym in parakristalliner Form aktiv arbeiten?

2. Grundsätzlich stellt sich mir die Frage, ob das Pyrenoid ein Enzymspeicher ist oder der Wirkort der Rubisco. (Vergleich von Rubisco mit Diesel-Kraftstoff: Ist das Pyrenoid der Tank oder der Motor?) Ich weiß es nicht.

3.

Algen reichern Kohlendioxid lokal im Pyrenoid an

Wie reichen die Algen das CO2 in den Pyrenoiden an? Die Anlagerung an die Rubisco kann ja gerade nicht der Mechanismus zur Verhinderung der Photoxidation sein, da  ja gerade dieses Enzym bei starker Lichteinstrahlung O2 und CO2 verwechselt.  Worin besteht also der Mechanismus?

4.

bilden sich bei den Grünalgen die Stärkekörner um das Pyrenoid

Wenn um das Pyrenoid herum Stärke/ Paramylon gebildet wird, wird zwangsläufig die Rubico vom CO2 regelrecht abgeschirmt. Je dicker die Reservestoffschicht, desto größer müsste  dieser Effekt sein.  Das Pyrenoid würde also immer wirkungsloser in Bezug auf den postulierten Mechanismus. Auch das leuchtet mir nicht so richtig ein.

ratlose Grüße Michael Plewka