50 Carotinoid-Oxygenase in Chlorella* 



Von Otto Warburg, Günther Krippahl, Hans-Siegfried Gewitz 

 und Wolfgang Völker 



In Chlorella wurde ein bisher unbekanntes labiles Oxygenasesystem gefunden, das im Dunkeln 

 mit großer Geschwindigkeit Sauerstoff auf Carotinoide überträgt und das durch Licht gehemmt 

 wird. Vgl. dazu O. Warburg, G. Krippahl und W. Schröder, Wirkungsspektrum eines Photo- 

 synthese-Ferments, diese Z. 10b, 631 [1955]. 



Bei der Fortsetzung unserer Versuche über die Chemie der Photosynthese haben 

 wir in Chlorella ein Fermentsystem gefunden, das ähnlich labil ist wie das Gluta- 

 minsäuresystem 1 ; dessen Umsatz wesentlich größer ist; und das sich dadurch aus- 

 zeichnet, daß es lichtempfindlich ist. 



Gibt man zu lebender Chlorella wenig Octanol oder Chinon, so verschwindet 

 die Atmung und es erscheint ein großer O-2-Verbrauch, der ohne Entwicklung von 

 Kohlensäure beendet ist, wenn 100 mm 3 Chlorella 150 bis 200 mm 3 O2 aufgenom- 

 men haben. Bei 20° C und pH 6,5 beträgt die Halbwertszeit des O-2-Verbrauchs 

 etwa 20 Minuten, die maximale Geschwindigkeit etwa 500 mm 3 O2 pro Stunde, das 

 ist die 5fache Geschwindigkeit des O2- Verbrauchs der Atmung. — Die gleiche 

 Reaktion findet man, wenn man Chlorella in gefrorenem Zustand trocknet, das 

 Trockenpulver in Phosphatlösung suspendiert und bei 20° mit Luft schüttelt. — 

 Die Reaktion wird durch kurzes Erwärmen auf 65° zum Verschwinden gebracht, 

 ist also eine Fermentreaktion. Die Reaktion wird nicht gefunden in den gewasche- 

 nen grünen Grana. Die Reaktion wird weder durch 10~ 3 -«. Phenanthrolin noch 

 durch 10~ 3 -«. Blausäure gehemmt. Sie ist, anders als die Atmung, erheblich ab- 

 hängig vom 02-Druck. 



Die Oxygenase ist nicht die Glykolsäure-Oxygenase, die Tolbert 2 in den Säften 

 höherer Pflanzen gefunden hat. Denn weder vermehrt zugesetzte Glykolsäure den 

 Sauerstoffverbrauch noch ist unter den Reaktionsprodukten Glyoxylsäure oder 

 Oxalsäure oder Kohlensäure nachweisbar. Dagegen haben wir gefunden, daß im 

 Verlauf der Reaktion die Carotinoide abnehmen, auf 1 /io, wenn die Reaktion 

 durch Octanol oder auf die Hälfte, wenn sie durch Chinon hervorgerufen wird. 

 Es liegt also eine fermentative Oxydation der Carotinoide durch molekularen O2 

 vor, und diese Oxygenasereaktion wird dadurch noch interessanter, daß sie licht- 

 empfindlich ist. Im Licht wird weniger O2 verbraucht als im Dunkeln, und ent- 

 sprechend nehmen die Carotinoide im Licht weniger ab. Die einfachste Erklärung 

 dafür ist, daß das Ferment, das den O2 aufnimmt, im Licht O2 abspaltet. Da auch 

 rotes Licht herbei wirksam ist, so ist auch Chlorophyll an der Lichtreaktion be- 

 teiligt, das selbst bei der Reaktion abnimmt, aber viel weniger, als die Carotinoide. 



Methoden 



Als Versuchsmaterial wurden 2tägige Südzellen benuzt. Sie wurden in den Salzlösungen „K" 

 oder „S" suspendiert: 



Salzlösung K: 5 g MgS0 4 ■ 7 H 2 + 2,5 g KH2PO4 -2g NaCl 2 g KNO3 + 0,5 g Ca(N0 3 >2 ■ 

 4 HoO - 1 / Wasser. 



* Aus Zeitschrift für Naturforschung 13b (1958): 437. 



