Crabtree-Effekt - Crabtree effect
Der Crabtree - Effekt , benannt nach dem englischen biochemist Herbert Anmut Crabtree, beschreibt das Phänomen , dass die Hefe Saccharomyces cerevisiae produziert Ethanol (Alkohol) unter aeroben Bedingungen bei hohen Außenglukosekonzentrationen statt Biomasse über die Herstellung von Tricarbonsäure (TCA) -Zyklus , der üblicher Prozess, der aerob in den meisten Hefen auftritt, z . B. Kluyveromyces spp. Dieses Phänomen wird bei den meisten Arten der Gattungen Saccharomyces , Schizosaccharomyces , Debaryomyces, Brettanomyces , Torulopsis, Nematospora und Nadsonia beobachtet . Steigende Glukosekonzentrationen beschleunigen die Glykolyse (den Abbau von Glukose), was zur Produktion nennenswerter Mengen ATP durch Phosphorylierung auf Substratebene führt . Dies verringert den Bedarf an oxidativer Phosphorylierung , die durch den TCA-Zyklus über die Elektronentransportkette erfolgt, und verringert daher den Sauerstoffverbrauch. Es wird angenommen, dass sich das Phänomen als Konkurrenzmechanismus (aufgrund der antiseptischen Natur von Ethanol) zu der Zeit entwickelt hat, als die ersten Früchte der Erde von den Bäumen fielen. Der Crabtree-Effekt unterdrückt die Atmung durch den Fermentationsweg , abhängig vom Substrat.
Die Ethanolbildung in Crabtree-positiven Hefen unter streng aeroben Bedingungen wurde zunächst als Folge der Unfähigkeit dieser Organismen angesehen, die Atemfrequenz über einen bestimmten Wert zu erhöhen. Dieser kritische Wert, oberhalb dessen eine alkoholische Fermentation stattfindet, hängt vom Stamm und den Kulturbedingungen ab. Neuere Erkenntnisse zeigten, dass das Auftreten einer alkoholischen Fermentation nicht primär auf eine begrenzte Atmungskapazität zurückzuführen ist, sondern durch eine Begrenzung der zellulären Gibbs-Energiedissipationsrate verursacht werden könnte.
Bei S. cerevisiae unter aeroben Bedingungen führten Glukosekonzentrationen unter 150 mg / l nicht zur Ethanolproduktion. Oberhalb dieses Wertes wurde Ethanol mit Raten gebildet, die bis zu einer Glucosekonzentration von 1000 mg / l anstiegen. Somit zeigte der Organismus oberhalb von 150 mg / l Glucose einen Crabtree-Effekt.
Es war die Untersuchung von Tumorzellen, die zur Entdeckung des Crabtree-Effekts führte. Tumorzellen haben einen ähnlichen Metabolismus, den Warburg-Effekt , bei dem sie die Glykolyse gegenüber dem oxidativen Phosphorylierungsweg bevorzugen .
Verweise
Weiterführende Literatur
- Crabtree HG (1928). "Der Kohlenhydratstoffwechsel bestimmter pathologischer Überwucherungen" . Biochem. J . 22 (5): 1289–98. doi : 10.1042 / bj0221289 . PMC 1252256 . PMID 16744142 .