Chlamydomonas reinhardtii

Chlamydomonas reinhardtii ist eine bewegliche einzellige Grünalge mit einer Größe von etwa 10 μm Durchmesser. Die aktive Fortbewegung wird durch zwei Flagellen (Geißeln) gewährleistet. Die Algen werden üblicherweise in Erde und Süßwasser gefunden. Sie besitzen eine Zellwand aus Hydroxyprolin-reichen Glycoproteinen, einen großen, tassenförmigen Chloroplasten, einen großen Pyrenoiden und einen Augenfleck, der Licht aufnehmen kann. Normalerweise kann C. reinhardtii auf einfachem Medium aus anorganischen Salzen leben, indem es seine Energie aus der Photosynthese bezieht. Es ist den Algen allerdings auch möglich, in kompletter Dunkelheit bei Zugabe von Acetat zu wachsen. Werden die Algen im Licht mit entsprechendem Medium gehalten und zusätzlich Acetat zugegeben, sind sie einerseits photosynthetisch aktiv, nehmen aber auch Acetat auf und ergänzen damit ihren Stoffwechsel (Mixotrophie).

C. reinhardtii wird in der Zell- und Molekularbiologie als Modellorganismus genutzt, um u. a. folgende Fragen zu untersuchen:

• Wie funktioniert die Zellbewegung?
• Wie antworten die Zellen auf Licht?
• Wie erkennen sich die Zellen gegenseitig?
• Wie regulieren die Zellen ihr Proteom, um die Flagellenlänge zu kontrollieren?
• Wie reagieren die Zellen auf eine Veränderung in der Mineralstoffzusammensetzung des Mediums?

Es sind viele Mutanten von C. rheinhardtii bekannt. Diese Mutanten sind nützliche Werkzeuge, um eine Vielzahl biologischer Prozesse zu studieren, dazu zählen u.a. die Flagellenbewegung, Photosynthese oder Proteinsynthese. Weil Chlamydomonas-Arten haploid sind, kann man die Effekte von Mutationen gleich erkennen, ohne weitere Kreuzungen durchführen zu müssen. 2007 wurde die Sequenz der Kern-DNA von C. rheinhardtii veröffentlicht.

Vegetative Zellen von C. reinhardtii sind mit 17 Chromosomen haploid. Bei Stickstoff-Mangel entwickeln sich haploide Gameten. Davon gibt es zwei Geschlechtstypen: mt(+) und mt(−), die zu einer diploiden Zygote fusionieren können. Die Zygote ist nicht begeißelt; sie stellt die Überdauerungsform der Alge im Boden dar. Ausgelöst durch Licht vollzieht sich in der Zygote die Meiose, und es werden 4 haploide, begeißelte Algenzellen frei, die als vegetative Zellen den Lebenszyklus abschließen. Nebenbei: Unter Idealbedingungen können die Zellen 2- oder 3-mal die Mitose durchlaufen, bevor die Tochterzellen freigesetzt werden. Deshalb kann ein einzelner Wachstumsschritt einer Mutterzelle in 4 oder 8 Tochterzellen resultieren.

• [1] FAQ zu Chlamydomonas der Universität Yale

• Chloroplastiden
• Chloroplastida

• Wikipedia:Qualitätssicherung Biologie