Mikrobiologie Vorlesung Teil 8 PDF

MIKROBIOLOGIE VORLESUNG TEIL 8 ZUCKERTRANSPORT & ZUCKERVERWERTUNG Hochschule Geisenheim University Institut für Mikrobiologie und Biochemie Prof. Dr. Jürgen Wendland 1 Topic of the day Noch mehr über Zucker ▪ Zuck...

MIKROBIOLOGIE VORLESUNG TEIL 8 ZUCKERTRANSPORT & ZUCKERVERWERTUNG Hochschule Geisenheim University Institut für Mikrobiologie und Biochemie Prof. Dr. Jürgen Wendland 1 Topic of the day Noch mehr über Zucker ▪ Zuckertransport in die Zelle ▪ Metabolismus I: Enzyme, Coenzyme, Vitamine, Feedback ▪ Metabolismus II: Zuckerverwertung: Diauxie, Glykolyse ▪ Alkoholische Gärung + andere Gärformen ▪ Wenn nicht Alkohol, was dann? >>> Gylcerol, Alanine ▪ Warum ist S. cerevisiae DIE Gärhefe? ▪ Crabtree Effekt 2  Transport in und aus einer eukaryoten Zelle ▪Zellmembran: Doppelmenbran mit Phospholipiden und Proteinen 3 https://www.slideshare.net/Lellle/cell-structure-function2?from_action=save  Membranproteine ▪ Kanäle oder Transporter: Transportieren Moleküle in eine Richtung. ▪ Rezeptoren: Erkennen bestimmte Signale, meist chemische Verbindungen. ▪ Glycoproteine: Erkennen einen Zelltyp. ▪ Enzyme: Katalysieren die Produktion von Substanzen 4 https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-25304-6_6  Transport in und aus einer eukaryoten Zelle ▪ Einige kleine Moleküle können die Zellmembran frei passieren: neben kleinen Kohlenwasserstoffen H2O, CO2, NH3, O2. ▪ Andere Moleküle und Ionen benötigen für den Transport bestimmte Transportproteine; das sind Proteine, die in der Doppelmembran verankert sind. 5 https://www.slideshare.net/Lellle/cell-structure-function2?from_action=save Transport: aktiv oder passiv ▪ Passiver Transport geht nur entlang eines Konzentrationsgradienten ▪ Aktiver Transport geht auch gegen einen Konzentrationsgradienten 6 https://image-boss.com/img/Role-Of-Atp-In-Active-Transport-13180777/ Saccharomyces cerevisiae: Hexose Transporter ▪ Glucose und Maltose-Transporters haben 12 Transmembrandomänen. ▪ N-terminus und C-terminus dieser Transporter sind im Cytoplasma. ▪ Die S. cerevisiae Glucose-Transporter werden durch die HXT Gene kodiert. Human GLUT5 7  Maltosetransporter ▪ Glukose gelangt durch erleichterte Diffusion in die Zelle. ▪ Im Gegensatz dazu kostet die Maltoseaufnahme etwas. 8 https://doi.org/10.1016/S1470-8175(00)00034-5 Saccharomyces cerevisiae: Hexose Transporter ▪ Keiner der Hexose Transporter ist alleine essentiell für die Lebensfähigkeit oder das Wachstum auf Glukose. ▪ Die Transporter, die durch die Gene HXT1 bis HXT7 kodiert werden, scheinen die metabolisch relevanten zu sein. Stämme, denen alle sieben dieser Gene fehlen, können nicht auf Glukose als einziger Kohlenstoffquelle wachsen. ▪ Diese Stämme (“hxt-null”) zeigen keinen glykolytischen Flux. ▪ Das zeigt an, dass die übrigen Transporter (HXT8-HXT17) keinen wesentlichen Beitrag für den Glukose-Import leisten. ▪ Es gibt 3 verschiedene Klassen von Transportern: Hoch affine Transporter (Km ≈ 1 mM: Hxt7, Hxt6 and Gal2), solche mit mittlere Affinität für Glukose (Km ≈ 5–10 mM: Hxt2 and Hxt4) und niedrig affine (“low-affinity”) Transporter (Km ≈ 50–100 mM: Hxt1 and Hxt3). ▪ Hxt1 ist ein low affinity, high capacity transporter; d.h. er ist besonders nützlich, wenn Glukose abundant ist; ▪ Dagegen sind Hxt6 und Hxt7, zwei high-affinity Transporter, d.h. sie sind nötig, wenn Glukose knapp ist 9  Km-Wert 1. Definition Die Michaelis-Menten-Konstante Km gibt die Substratkonzentration an, bei der die halbe Maximalgeschwindigkeit eines Enzyms erreicht ist (d.h. genau die Hälfte der Enzyme sind in einem Enzym- Substrat-Komplex gebunden). 2. Biochemie Die Michaeliskonstante lässt sich genau bestimmen und ist für jeden Enzym-Substrat-Komplex charakteristisch. Km ist ein Maß für die Affinität eines Enzyms zu seinem spezifischen Substrat. Ein hoher Km-Wert bedeutet eine geringe Affinität des Enzyms zu seinem Substrats. Ein niedriger Wert hingegen bedeutet eine hohe Affinität. 10 https://flexikon.doccheck.com/de/Michaelis-Menten-Konstante https://enzymeefgk.weebly.com/michaelis-menten-konstante.html Metabolismus: Metabolismus: aus dem Griechischen ‚Umwandlung, Veränderung ‘ Ist die Gesamtheit aller chemischen Reaktionen, die für die Lebenserhaltung einer Zelle notwendig sind: ▪ Die Umwandlung von Nahrungsstoffen in Energie, um zelluläre Prozesse durchzuführen ▪ Die Umwandlung von Nahrung/Energie in Bausteine für Proteine, Lipide, Nukleinsäuren und Zucker (als Zellwandbestandteile oder für die Energiespeicherung) Zellwachstum erfordert natürlich eine enge Abstimmung von anabolen (aufbauenden) und katabolen (abbauenden) Prozessen. 11 Metabolismus: Metabolismus Anabolismus Katabolismus = Biosynthesewege + = Abbauwege + Energieverbrauch Energiegewinnung Größere Metabolismus kleinere Moleküle Moleküle 12  Oxidations/Reduktionsreaktionen Redox-Reaktionen 13 https://prezi.com/qjdwfxczb53j/reduktions-oxidations-reaktion/  Das Prinzip von Redoxreaktionen: This is an Oil Rig Reduction is gain Oxidation is loss of electrons of electrons 14 https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2008/05/Casablanca_oil_rig  ATP – Adenosin-Tri-Phosphate ATP ADP + P + Energy ADP + P + Energy ATP 15 http://images.slideplayer.com/19/5789399/slides/slide_14.jpg ATP in der Zelle ▪ Verwendet als Nucleotid in der RNA ▪ Und als Energiequelle in der Zelle: für die grundlegenden energieverbrauchenden Prozesse aller Lebewesen genutzt: Synthese von organischen Molekülen, aktiver Stofftransport durch Biomembranen hindurch in die Zellen oder hinaus Bewegungen wie zum Beispiel bei der Muskelkontraktion. ▪ ATP ist ein Substrat der Proteinkinasen, das heißt einer Gruppe von Phosphat- übertragenden Enzymen, die im Metabolismus und bei der Stoffwechselregulation eine Schlüsselrolle spielen. ▪ ATP wird über Substratkettenphosphorylierung während der Glykolyse oder durch Elektronentransportphosphorylierung/Oxidative-Phosphorylierung während er Respiration durch die ATP-Synthase gebildet. ▪ Bei einem erwachsenen Menschen entspricht die Menge ATP, die täglich in seinem Körper auf- und wieder abgebaut wird, etwa seinem Körpergewicht. 16 Energieliefernde Prozesse ▪ Photosynthese ▪ Respiration ▪ Fermentation 17 Energieliefernde Prozesse Photosynthese: wird von Pflanzen, Algen und Cyanobakterien durchgeführt. Diese sind photoautotroph. Photosynthese ist ein Prozess, in dem Lichtenergie in chemische Energie überführt wird. Die Sonne liefert ~1.500.000.000 Terrawattstunden (TWh) zur Erde. Das sind ~ 0.5x10-9 ihres Gesamten Energieausstosses. Wir verwenden ~100.000 TWh/a CO2 wird REDUZIERT zu Zucker H2O wird OXIDIERT zu Sauerstoff 18 Energieliefernde Prozesse Respiration: organische Verbindungen dienen als Elektronenspender während Sauerstoff als Elektronenakzeptor dient. ▪ Charakteristisch: die Atmungskette ▪ ATP wird gewonnen durch Substratkettenphoyphorylierung während der Glykolyse und ▪ durch Oxidative-Phosphorylierung in der Atmungskette ▪ Formel: C6H12O6 + 6O2 > 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP 19 Oxidative-Phosphorylierung 20 Energieliefernde Prozesse Fermentation: organische Verbindungen (z.B. Glucose/Fructose) dienen sowohl als Elektronenspender als auch als Elektronenakzeptoren. ▪ ATP wird durch Substratkettenphoyphorylierung gewonnen ▪ Formel: C6H12O6 > 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP 21  Enzyme brauchen Helfer Enzyme: sie können die Elektronen aus Redox-Reaktionen nicht selbst übertragen. Sie brauchen Hilfe in Form von Coenzymen. Warum? Es gibt viele, viele Enzyme, aber nur ganz wenige Coenzyme 22 https://memegenerator.net/instance/61180431/christopher-lloyd-great-scott-thats-genius-i-tell-ya-genius  Enzyme brauchen Helfer Enzyme: sie können die Elektronen aus Redox-Reaktionen nicht selbst übertragen. Sie brauchen Hilfe in Form von Coenzymen. Coenzyme im Glukosekatabolismus: ▪ NAD+ - Nicotinamide Adenine-Dinukleotid ▪ FAD - Flavin-Adenine-Dinukleotid Enzyme, für Redox-Reaktionen haben In einer Redox-Reaktion wird das H- NADH diffundiert dann ab und eine Bindestelle für NAD+ neben der Atom und ein Elektron an NAD+ kann den Wasserstoff dann an Substratbindestelle übertragen. Das liefert NADH. andere Moleküle abgeben Zentraler Prozess: das Transferieren von H+-Atomen 23 https://schoolbag.info/biology/living/52.html  NAD: Nicotinamid Adenin Dinukleotid Elektronenüberträger: ▪ Sind kleine organische Moleküle, die leicht zwischen vom oxidierten in den reduzierten Zustand (und zurück) wechseln können. ▪ Sie werden benutzt, um Elektronen für verschiedene Reaktionen zu transportieren. ▪ Für die Respiration wichtig sind vor allem NAD+ and FAD ▪ NAD+ ist ein Oxidationsmittel. Es nimmt 2 Elektronen auf und ein H+ und wird zu NADH. Nukleotid wegen seiner strukturellen Ähnlichkeit: nicotinamide Ribose, Phosphatgruppe ribotide stickstoffhaltigen Base (Nicotinamid). AMP oxydiert reduziert 24 https://cnx.org/resources/b17e8c463121bd0cc2c0f273aa9a0b2b743f7aba/Figure_07_01_01ab.jpg  NADPH: Nicotinamid adenin dinukleotid phosphat ▪ NADP+ unterscheidet sich von NAD+ durch eine zusätzliche Phosphatgruppe am C2 des Riboserings des Adeninnukleotids. Niacin/Nikotinamid (Vitamin B3) 25 https://www.researchgate.net/publication/307613193_HighThroughput_Screening_of_Coenzyme_Preference_Change_of_Thermophilic_6-Phosphogluconate_Dehydrogenase_from_NADP_to_NAD NADH NADPH: ▪ NADPH entspricht der reduzierten Form des NADP+. ▪ NADP+ ist ein Coenzym, das ebenfalls in Redox-Reaktionen eingesetzt wird. ▪ Es wird aber hauptsächlich in ANABOLEN Reaktionen, z.B. der Synthese von Nukleotiden und Lipiden gebraucht. ▪ Das Verhältnis von NADPH:NADP+ liegt deutlich bei NADPH. Damit ist NADPH ein Energielieferant als Überträger von H+ und Elektronen in chemischen Reaktionen. ▪ NADPH wirkt als Reduktionsmittel. ▪ NADH wird nur in CATABOLEN Reaktionen wie der Glykolyse eingesetzt. NAD+ ist ein Oxidationsmittel. ▪ Beide Prozesse: anabole und katabole Reaktionen, müssen unabhängig voneinander reguliert werden. 26 NADH NADPH: Mit der Verwendung von NAD für Katabole und NADP für Anabole Prozesse, lassen sich beide Coenzym-Pools unterschiedlich regulieren: Verhältnisse in der Zelle: NAD+/NADH: diese Verhältnis ist hoch, d.h. es liegt viel mehr NAD+ vor, das reduziert werden kann >>> In der Zelle ist NAD+ ist Oxidationsmittel. NADP+/NADPH: dieses Verhältnis ist niedrig, d.h. liegt wesentlich mehr NADPH vor, das oxidiert werden kann >>> In der Zelle ist NADPH ein Reduktionsmittel. 27  FAD: Flavinadenindinukleotid Der Elektronentransporter FAD ▪ Wechselt leicht zwischen der oxidierten und reduzierten Form, um Elektronen in Reaktionen zu übertragen. ▪ FAD ist ein Oxidationsmittel, es nimmt 2 Elektronen und 2 H+ auf und wird zu FADH2. ▪ NAD+ and FAD sind beides Vitamin B- Derivate. NAD+ wird von Niacin/Nikotinsäure (B3) und FAD von Riboflavin (B2) produziert. ▪ NAD+ und FAD sind Coenzyme für Dehydrogenasen, Enzyme, die ein oder Bright yellow colorless mehrere H-Atome von Substraten entfernen. 28 https://slideplayer.com/slide/8674903/ Cofaktoren und Coenzyme Viele Proteine funktionieren nur mit Cofaktoren oder Coenzymen. Die Bindung an diese Substanzen induziert optimale Konformation und Funktion der Enzyme. Die Cofaktoren oder Coenzyme binden vorübergehend durch ionische Wechselwirkungen oder über H- Brücken oder permanent durch starke Kovalente Bindungen. Cofaktoren ▪ Sind inorganische Ionen wie Eisen (Fe2+). Hexokinase benötigt Magnesium (Mg2+). DNA-Polymerase and Alcohol-Dehydrogenase benötigen beide ein Zinkion (Zn2+). Coenzyme: ▪ Sind organische Helfer, d.h. sie bestehen aus C- und H-Atomen. ▪ Die häufigsten Coenzyme sind Vitamine. 29 B-Vitamine Thiamine: Die Einsatzmenge von Vitamin B1 im Wein ist durch die EU VO Nr. 606/2009 auf 0,06 g/hl (600 mg/1000 l) begrenzt. 30 Enzyme sind Biokatalysatoren Enzyme: ▪ Sind Proteine mit einer spezifischen Konformation (Tertiärstruktur). ▪ Sie beschleunigen chemische Reaktionen in der Zelle. ▪ Sie werden durch die Reaktionen nicht verbraucht. ▪ Beinahe alle biochemischen Reaktionen benötigen Enzyme. ▪ Enzyme senken die Aktivierungsenergie von Reaktionen 31  Enzyme sind Biokatalysatoren ▪ Enzyme senken die Aktivierungsenergie von Reaktionen 32 https://i.ytimg.com/vi/5xJnYzLjPIs/0.jpg  Enzyme sind Biokatalysatoren Enzyme: ▪ Senken die Aktivierungsenergie ▪ Zeigen Substratspezifität ▪ Zeigen Spezifität bezgl. ihres Reaktionsmechanismus ▪ Haben gegebenenfalls eine allosterische Bindestelle Allosterische Bindestelle/Allosteric site: ▪ Wird für die Regulierung eines Enzyms verwendet. ▪ Ist eine andere Bindestelle als das katalytische Zentrum des Enzyms. ▪ An diese allosteric site können allosterische Effektoren binden. 33 https://i.ytimg.com/vi/5xJnYzLjPIs/0.jpg  Enzyme und ihre allosterischen Bindestellen Allosterische Inhibierung Allosterische Aktivierung Enzym Enzym Aktives Allosterische Verändertes Bindestelle Zentrum aktives Zentrum x Inhibitor Aktivator Substrat Substrat x Verändertes aktives Zentrum Aktives Zentrum 34 https://cnx.org/resources/2b1920f5b023075aa24479e8b54c0c6deaed7951/Figure_06_05_05.jpg  Allosteric inhibition 35 https://www.youtube.com/watch?v=LKiXfqaWNHI  Feedback inhibition negative Rückkopplung - Allosterische Inhibierung von Leu4 Enzymatische Reaktion Transkriptionelle Aktivierung Feedback inhibition Protein-Aktivierung Der Biosyntheseweg und die Kontrolle der Genexpression der Isoamylalkoholbildung. Die Expression von ILV2, ILV5, LEU4, LEU1 und LEU2 werden durch Leu3 induziert. Alpha-Isopropylmalatesynthase (Produkt von LEU4) wird durch negative 36 Rückkopplung von leucine gehemmt https://doi.org/10.1271/bbb.50640 https://mobile.twitter.com/docbrownlloyd/status/1006779955508805632 Genregulation 5' CCGGNNCCGG 3' 37  Genregulation Genregulation ist wichtig für eine Zelle: ▪ Um die richtigen Gene dann zu exprimieren, wenn sie gebraucht werden; und ▪ Die Gene zu reprimieren, die nicht gebraucht werden. ▪ Um Ressourcen/Energie einzusparen. ▪ Um die Expression nicht benötigter/zu diesem Zeitpunkt eher nachteiliger Gene zu vermeiden. Regulation auf der Proteinebene: ▪ Um verschiedene Reaktionswege miteinander zu koordinieren ▪ Um Reaktionswege dann zu aktivieren, wenn sie tatsächlich benötigt werden. 38 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swiss_Army_Knife_Wenger_Closed_20050627.jpg https://www.dlttrading.com/swiss-army-ranger Wo kann eine Regulation eingreifen? Auf transkriptioneller Ebene: ▪ Die Expression kann constitutiv sein oder sie kann induziert/reprimiert werden Langsame Regulation Auf post- transkriptioneller Ebene: ▪ Durch RNA-Prozessierung, RNA Transport Auf post-translationaler Ebene: ▪ Regulation von Enzymaktivität durch Aktivatoren oder Inhibitoren Schnelle ▪ Anpassung der Enzymlokalisierung oder Enzymaktivität Regulation durch Phosphorylierung ▪ Regulierung der Regulatoren könnte eine zusätzliche Regulationseben einfügen 39 Regulation der Proteinlokalisierung ▪ z.B: Lokalisierung von Cdc24 über Far1 zur aktivierten Gb-Untereinheit >>> Mating 40 Regulation der Proteinlokalisierung 41 Topic of the day Noch mehr über Zucker ▪ Metabolismus II: ▪ Zuckerverwertung: Diauxie, ▪ Carbon Catabolite Repression ▪ Glykolyse - Emden-Meyerhof-Parnas Weg 42  Wachstumsphasen 43 http://www.bg-kiel.de/ms2015/wachstumsphasen  Beispiel für transkriptionelle Regulation: Das Lac-Operon ▪ Laktose ist nicht immer verfügbar. Daher werden die Lac-Gene von E. coli in Abwesenheit von Laktose nicht gebraucht und werden nicht exprimiert. ▪ Falls Glucose und Lactose vorhanden sind, wird Glukose zuerst verbraucht. Glukose ist Monod, die bevorzugte C-Quelle. Das ist auch in Hefe so. Nobelpreis 1965 ▪ carbon catabolite repression/ Katabolitrepression: Glucose bewirkt die Repression von Genen für die Verstoffwechselung alternativer C-Quellen ▪ Diauxie: Zwei Wachstumsphasen. Ein Begriff von Jacques Monod 44 https://www.slideserve.com/yehuda/gene-regulation https://en.wikipedia.org/wiki/Diauxie http://chemistry.berea.edu/~biochemistry/2008/ah/lactose.bmp  Katabolitrepression 45 Wikipedia Katabolitrepression 46  Carbon Catabolit Repression: CCR ▪ Katabolitrepression erlaubt es Mikroben sich schnell an eine bevorzugte C-Quelle zu adaptieren. ▪ Falls zwei verwertbare Substrate vorhanden sind wird üblicherweise Glucose bevorzugt. ▪ Solange Glucose vorhanden ist, wird die Synthese von Enzymen für die Verwertung anderer Substrate blockiert (in dem die Expression der entsprechenden Gene abgeschaltet wird). 47 https://johnnydissidence.wordpress.com/tag/diauxie/ https://stock.adobe.com/de/images/nur-solange-vorrat-reicht/56704486  Das Operonmodell ▪ Joshua Lederberg (Nobelpreis 1958) fand β-Galactosidase in höheren Mengen in Kolonien, die mit Galactose wuchsen als in Kolonien, die mit anderen Zuckern angezogen wurden. ▪ Melvin Cohn, der bei Monod arbeitete fand, das β-Galactoside die Enzymaktivität induzierten. François Jacob ▪ Dadurch entstand die Idee, dass Metabolite die Expression von Genen steuern Nobelpreis 1965 Wikipedia können. ▪ Da die Gene lacZ, lacY and lacA gemeinsam reguliert/exprimiert werden, schlugen Francois Jacob und Jacques Monod das Operon-Modell vor. https://www.youtube.com/watch?v=3S3ZOmleAj0 48  Das Operonmodell ▪ Das Laktoseopeon enthält 3 Gene, lacZ, lacY und lacA. Diese Gene kodieren für Enzyme des Laktosemetabolismus: ▪ Das Gen lacZ codiert die b-Galactosidase, die Lactose in Glucose und Galactose spaltet. lacY codiert eine Permease (ein Membranprotein) die Lactose in die Zelle transportiert. lacA, codiert das Enzym Transacetylase. 49 http://www.guidobauersachs.de/bc/lac.html  Das Operonmodell ▪ In Gegenwart von Lactose wird auch Allolactose erzeugt. Allolactose ist eine a-1,6 Verbindung von Glucose und Galactose – und nicht eine a-1,4 Verbindung wie in Lactose. ▪ Allolactose bindet an den Repressor, was zu einer Konformationsänderung führt, so dass der Repressor nicht mehr an den Operator binden kann. ▪ Allolactose ist ein Induktor des Lac Operons. Dadurch wird die Transkription des lac-Operons (also von lacZ, lacY, lacA) ermöglicht. ▪ Operatoren wirken in cis, Repressoren wirken in trans. mRNA mRNA Translation Allolactose wird durch die β-galactosidase als 50 Nebenreaktion bei der Spaltung von Lactose in Glucose und Galactose gebildet http://www.guidobauersachs.de/bc/lac.html Allolactose 2013 51  Carbon Catabolit Repression: CCR ▪ Katabolitrepression erlaubt es Mikroben sich schnell an eine bevorzugte C-Quelle zu adaptieren. ▪ Falls zwei verwertbare Substrate vorhanden sind wird üblicherweise Glucose bevorzugt. ▪ Solange Glucose vorhanden ist, wird die Synthese von Enzymen für die Verwertung anderer Substrate blockiert (in dem die Expression der entsprechenden Gene abgeschaltet wird). 52 https://johnnydissidence.wordpress.com/tag/diauxie/ https://stock.adobe.com/de/images/nur-solange-vorrat-reicht/56704486 Carbon Catabolit Repression: CCR CCR: ▪ CCR ist eine der wichtigsten regulatorischen Phänomene bei Bakterien: 5–10% aller bakteriellen Gene sind der Katabolitrepression unterworfen. ▪ CCR ist wichtig für den Wettbewerb in natürlichen Umgebungen, da die Wahl der bevorgzugten C-Quelle ein bestimmender Faktor für die Wachstumsrate ist und damit für den Erfolg im Wettbewerb gegen andere Mikroben. 53  Zucker, Zucker, Zucker 54 https://ts2.mm.bing.net/th?h=80&id=OIP.M7eba8a4b90074ee2c3caeba01b2c2db2o0&pid=15.1&w=80 http://unity.lolofit.com/system/uploads/blogit_attachment/attachment/257/corn-syrup-vs-sugar.png https://www.komando.com/wp-content/uploads/2016/06/Doughnuts-520x293.jpg http://img.wennermedia.com/social/gettyimages-685034561-66e7994f-472e-4ab6-a044-d8d72e1563ab.jpg http://blog.beeriety.com/wp-content/uploads/fermented.png  Prebiotic chemistry: In the beginning there was sugar 55 https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201019125356.htm PNAS | December 3, 2019 | vol. 116 | no. 49 | 24441  Kobayashi Maru Wenn man Teil eines Spiels / Prozesses ist und das Ergebnis – selbst unter optimalen Bedingungen – ein no-win scenario ist Verlass das Spiel! – Geh neue Wege! think outside the box 56 https://www.youtube.com/watch?v=0Y8X03KCFBk  Fructophile Hefen 57 Badura et al., 2022 Katabolitrepression: Carbon catabolite repression, CCR ▪ Wenn alle nach dem Zucker rennen, gibt es ein Wettrennen – und nur der schnellste gewinnt. Der schnellste kriegt aber nicht alles... Die anderen kriegen auch noch was ab... Aber es bleibt die Chance, ein Loser zu werden, sein, bleiben... ▪ Ein Besonderheit von Pseudomonas-Bakterien ist ihre beträchtliche metabolische Vielseitigkeit, die es ihnen erlaubt, eine Vielzahl von Stoffen zu assimilieren. ▪ Aber: Glucose spielt bei Pseudomonaden nicht die gleiche zentrale Rolle wie bei E. coli, B. subtilis oder Milchsäurebakterien. ▪ Die bevorzugte C-Quellen von Pseudomonas sind einige organische Säuren und Aminosäuren und nicht Glucose. ▪ Kulturen von P. aeruginosa zeichnen sich durch eine blau-grüne Färbung des Kulturmediums und süßlich-aromatischen Geruch aus. 58  Microbe of the day Pseudomonas aeruginosa vermehrt sich gut in Krankenhausumgebungen und ist hier ein ernstes Problem. Diese Mikrobe ist der zweithäufigste Erreger von Infektionen bei Krankenhauspatienten (nosocomial Infektionen; von griech. nósos ‚Krankheit‘ und komein ‚pflegen‘). Die meisten Pseudomonas spp. sind natürlicherweise resistent gegen Penicillin und die Mehrzahl der beta-lactam Antibiotika. Es handelt sich um Gram (-) Stäbchen mit einem oder mehreren Flagellen. Sie leben aerob und bilden keine Sporen. Pseudomonaden kommen ubiquitär vor...Pfützenkeim, Plant Growth Promoting Rhizobacteria – PGPR. “Dieselpest” 59 Wesen, die das Wetter beeinflussen können Andere Wesen? Mensch... Biber Schwärme von Wüstenheuschrecken (Schistocerca gregaria) besitzen demnach das Potenzial, die atmosphärische Elektrizität in ihrer Umgebung so stark zu verändern wie eine Gewitterwolke. Sie können dadurch das Wetter und den Transport von Luftpartikeln beeinflussen. Bienen, Ameisen regulieren das Klima in ihren Nestern und Bakterien! 60  Wesen, die das Wetter beeinflussen können ▪ Pseudomonas syringae is used commercially to understand how bacterial proteins stimulate the formation of ice crystals. ▪ This bacterium can trigger the formation of ice in water droplets beginning at -2 degrees Celsius, while mineral dust usually triggers the freezing process only below -15 degrees Celsius. ▪ Due to their high ice nucleating ability, devitalized Pseudomonas syringae are used for the production of artificial snow in the commercial product “Snomax” 61 https://www.mpg.de/10470442/ice-formation-bacteria-syringae http://www.snomax.com/product/snomax.html  Microbe of the day Pseudomonas syringae INA: Ice Nucleating Agent ist ein weit verbreitetes pathogenes Bakterium, das Blattnekrosen bei Wirtspflanzen und eine Überempfindlichkeitsreaktion (HR) bei Nichtwirten verursacht. Dieses Bakterium ist auch als eisnukleationsaktiver (INA+) Erreger bekannt, der ein sekretorisches Protein, das Eisnukleierendes Protein (INP), synthetisieren kann, das Zellen die Fähigkeit verleiht, bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt (bis zu -2 ºC bis -3 ºC) Eiskristalle zu bilden und so Frostschäden an Pflanzen zu verursachen 3. Gram (-), Stäbchen, wurde im Jahr 1902 als Pflanzenpathogen des Gemeinen Flieders (Syringa vulgaris) isoliert. In den USA wurde 1983 Freilandversuche mit Stämmen, denen das eiskeimbildende Gen fehlt (ice-), unternommen. Ziel war die intraspezifische Konkurrenz zwischen dem Wildtypstamm und dem mutierten Stamm zu fördern und so Frostschäden bei Kartoffelpflanzen zu vermindern. 62  Fun fact „Bakterien wurden im Embryo gefunden, dem ersten Teil eines Hagelkorns, der sich entwickelt. Der Embryo ist eine Momentaufnahme dessen, was mit dem Ereignis verbunden war, das das Wachstum des Hagelkorns auslöste“, sagte Michaud in einer Erklärung. „Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass diese Kerne Bakterien oder andere biologische Partikel sein können.“ 63 https://www.nbcnews.com/id/wbna43154149 64  Hagel: die 7. der zehn biblischen Plagen Deshalb setzen weltweit und auch in Mitteleuropa einige Weinbauregionen auf die direkte Hagelbekämpfung mit dem Hagelflieger. Das Prinzip des Verfahrens besteht darin, dass die Gewitterwolken mit Silberjodid "beimpft" werden, um ein früheres Abregnen zu erzwingen. Hierzu wird ein Aceton-Silberjodid-Gemisch in speziellen "Generatoren" verbrannt (Abbildung 5). Übrig bleiben feinstverteilte Kondensationskerne. Sie sollen Regen auslösen oder zumindest die Ausbildung großer Hagelkörner im Entstehen verhindern. Mit 1 - 2 g / ha dürfte dabei der Silberjodid Eintrag in die Landschaft kaum messbar sein. Bereits seit 1980 schickt die Hagelabwehrregion Stuttgart ihre Hagelflieger in die Wolken. 65 https://www.sueddeutsche.de/bayern/bayern-rosenheim-hagel-schaden-gewitter-1.5425818 Stoffwechselwege der Zuckerumsetzung Glucose 2 Pyruvat Fermentation Fermentation 2 Ethanol + 2 CO2 2 Lactat 2 Acetyl-CoA Respiration 4 CO2 + 4 H2O 66 Stoffwechselwege der Zuckerumsetzung Otto Fritz Meyerhof (12.04.1884- 06.10.1951) Nobelpreis 1922 Jakub Karol Parnas (16.01.1884-29.01.1949) Glukose Pentose Glykolyse Phosphat Embden-Meyerhof-Parnas Entner-Doudoroff Weg Weg Weg 1929 2-Keto-3-deoxy-6- Auch: phosphogluconate- Phosphogluconate Weg EMP Weg Meist in Bakterien Aber auch in Gerste Hordeum vulgare = barley 67 Glykolyse ▪ Ist ein anaerober Prozess ▪ In Eukaryoten sind die Enzyme der Glykolyse im Cytoplasma. Die Enzyme sind alle Homodimere oder Homotetramere. ▪ Die Glykolyse findet man in fast jeder Zelle. ▪ Sie ist ein uralter Prozess, ein zentraler Stoffwechselweg allen Lebens. ▪ Spaltet den C6-Zucker in 2 C3-Körper >> PYRUVAT ▪ Ausbeute: 2 ATP and 2 NADH ▪ Zweigeteilt: Eine Invest-Phase, die energieaufwändig ist und ein energieliefernder Teil. 68  Glycolysis Rap 69 https://www.youtube.com/watch?v=EfGlznwfu9U  Glykolyse Deficit spending = Anschubfinanzierung Hexokinase 1/2, Glucokinase 1 1. Hexokinase, Hxk1, Hxk2, Glk1: Nicht umkehrbar 2. Phosphoglucose Isomerase, Pgi1 Teil 1 3. 6-Phosphofructokinase, Pfk1, Pfk2: geschwindigkeitsbestimmender Schritt alpha and beta subunits 4. Fructose 1,6-bisphosphate Aldolase, Fba1 5. Triose phosphate isomerase, Tpi1 70 From McKee and McKee, Biochemistry, 5th Edition, © 2011 Oxford University Press Glycolyse ▪ 1. Schritt: Die Phosphorylierung von Glukose durch die Hexokinase verhindert der Transport von Zucker aus der Zelle und erhöht die Reaktivität des Molküls ▪ 3. Schritt: ist irreversibel durch den grossen Abfall an freier Energie. Das Molekül ist nun für die weiteren glykolytischen Schritte bestimmt. Commitment step. 71 Glycolyse 2 molecules/molecule glucose 6. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GAPDH, Tdh1 1,3 bis-phosphoglycerate 7. 3-phosphoglycerate kinase, Pgk1 3-phosphoglycerate Teil 2 8. Phosphoglycerate mutase, Gpm1 2-phosphoglycerate 9. Enolase, Eno1, Eno2, Err1, Err2, Err3 10. Pyruvate kinase, Cdc19; rate CTRL regulated via allosteric activation by fructose-1,6-bisphosphate Bilanz: 1 Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ > 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH 72  Glycolyse ▪ 7. Schritt: Phosphatgruppentransfer ▪ Produktion von ATP durch Substratkettenphosphorylierung ▪ 10. Schritt : Phosphatgruppentransfer ▪ Produktion von ATP durch Substratkettenphosphorylierung Substratkettenphosphorylierung ist die direkte Phosphorylierung von ADP mit einem Phosphatrest durch die Energie, die aus einer damit gekoppelten Reaktion frei wird. Substratkettenphosphorylierung findet nur statt, wenn eine Reaktion genügend Energie freisetzt für die direkte Phosphorylierung von ATP. Oxidative Phosphorylation in der Elektronentransportkette ist die Erzeugung von ATP durch die Oxidation von NADH and FADH2, den Transfer von Elektronen und die Translokation von Protonen (H+). 73 Dieser Prozess liefert einen elektro-chemischen Gradienten, der von der ATP-Synthase genutzt wird. Topic of the day Noch mehr über Zucker ▪ Alkoholische Gärung + andere Gärformen ▪ Wenn nicht Alkohol, was dann? >>> Gylcerol, Alanine 74  Glycolyse Glucose Glycolyse Embden-Meyerhof-Parnas Weg 75 https://slidetodoc.com/chapter-6-how-cells-harvest-chemical-energy-power-7/ Warum benutzen Pseudomonaden die Glykolyse nicht? ▪ Das Enzym Phosphoglucose-Isomerase ist bei Pseudomonaden aktiver in der Gluconeogenese als in der Glykolyse ▪ Und die meisten Pseudomonaden haben keine Phosphofructokinase, PFK 1. Hexokinase, Hxk1, Hxk2, Glk1: rate CTRL 2. Phosphoglucose isomerase, Pgi1 Stage 1 3. Phosphofructokinase, PFK 76 Glycolyse ▪ DAS Problem am Ende der Glycolyse: Der Pool von NAD+, das als Cofaktor gebraucht wird, wird geleert, d.h. das Verhältnis von NAD+/NADH wird ungünstig und zu NADH verschoben. ▪ Lösung: Regeneration über Fermentation oder Respiration/Atmung EMP pathway: Glycolysis Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP ---> 2 Pyruvat + 2 NADH + 2 ATP 77  Respiration Zero ATP TCA-tricarboxylic acid cycle Citratzyklus Pro Molekül Glukose x2 78 https://electricalcircuitdiagram.club/wiring-diagram-nest-thermostat/ Fermentationen - Gärungen latein. ‚fermentare‘ – heben Fermentationsarten: ▪ Alkoholische Gärung ▪ Milchsäure-Gärung : homofermentativ oder heterofermentativ ▪ Propionsäure-Gärung 79  Alkoholische Gärung und Milchsäuregärung Milchsäure = lactic acid Pyruvat = pyruvic acid 80 http://michaelhannan.co/lactic-acid-fermentation-diagram/  Alkoholische Gärung Pyruvate decarboxylase, PDC1, PDC5 Alkohol dehydrogenase ADH1 Alkoholische Gärung: Im Cytoplasma, anaerob, liefert kein ATP, 2 Schritte, CO2-Freisetzung 81 https://www.createwebquest.com/nicholasoddo/anaerobic-respiration-overview  Homofermentative Milchsäuregärung Lactatdehydrogenase Milchsäuregärung: Im Cytoplasma, anaerob, liefert kein ATP, 1 Schritt, keine CO2-Freisetzung 82 https://classconnection.s3.amazonaws.com/583/flashcards/751135/jpg/lactic-acid-fermentation.jpg Milchsäuregärung Milchsäurebakterien/Lactic acid bacteria: ▪ Keine Sporenbildner ▪ aerotolerant ▪ Keine Katalase, keine Atmungskette ▪ Stäbchen oder Kokken 83 Milchsäurebakterien Genus Anwendung im Anwendung Milchsektor ausserhalb des Milchsektors Lactobacillus spp Käse, Joghurt, Kefir Wurst, Sauerteigbrot, fermentierte Gemüse Lactococcus spp. Käse, Buttermilch, Saure - Sahne, Schmant Leuconostoc spp Käse, Saure Sahne, fermentierte Gemüse Buttermilch Streptococcus Käse, Joghurt - thermophilus Pediococcus - Wurst, fermentierte Gemüse Tetragenococcus - Soja Sauce Oenococcus - Wein 84 Homo- vs Heterofermentative Milchsäuregärung ▪ homofermentative Stämme von Milchsäurebakterien: bilden Milchsäure als einziges Endprodukt aus Pyruvat. hierzu gehören unter anderem die Gattungen Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus und Pediococcus, sowie einige Arten der Gattung Lactobacillus. ▪ heterofermentative Stämme von Milchsäurebakterien: bilden als Endprodukte Milchsäure aber auch Ethanol, CO2 und Essigsäure. diesen Bakterien fehlt Aldolase ein Schlüsselenzym der Glykolyse (nutzen deswegen den PPP). hierzu gehören die Gattungen Leuconostoc und einige Arten der Gattung Lactobacillus, z.B. Lactobacillus buchneri und Oenococcus oeni. 85  Milchsäurebakterien 86 https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fi.ytimg.com%2Fvi%2FfXk-4YKo0Pk%2Fmaxresdefault.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DfXk- 4YKo0Pk&docid=f44dCgx64lyNoM&tbnid=Ue4X4Ol_0ex_nM%3A&vet=10ahUKEwi08PT385ThAhVRKFAKHd87B7cQMwhMKAwwDA..i&w=1280&h=720&bih=510&biw=1151&q=holes%20in%20swiss%20cheese&ved=0ahUKEwi08PT385ThAhVRKFAKHd87B7cQMwhMKAwwDA&iact=mrc&uact=8  Warum sind Löcher im Käse? https://www.google.com/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fr.ddmcdn.com%2Fs_f%2Fo_1%2FDSC%2Fuploads%2F2015%2F05%2Fcheese- banner.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.discovery.com%2Fdscovrd%2Ftech%2Fwhy-does-swiss-cheese-have- holes%2F&docid=EM2jEkLgPbrNhM&tbnid=yHMp93IR63156M%3A&vet=10ahUKEwi08PT385ThAhVRKFAKHd87B7cQMwhPKA8wDw..i&w=1800&h=938&bih=510&biw=1151&q=holes%20in%2 0swiss%20cheese&ved=0ahUKEwi08PT385ThAhVRKFAKHd87B7cQMwhPKA8wDw&iact=mrc&uact=8 87 https://www.huffpost.com/entry/holes-in-swiss-cheese_n_1428707 https://bgr.com/2015/05/29/why-does-swiss-cheese-have-holes/ Milchsäurebakterien + Propionibakterien Drei Bakteriengattungen werden für den Emmentaler verwendet: ▪ Streptococcus salivarius subspecies thermophilus (aka S. thermophilus), ▪ Lactobacillus (L. helveticus or L. delbrueckii subspecies bulgaricus), und ▪ Propionibacterium (P. freudenreichii subspecies shermani). Streptococcus ist eine Gattung Gram (+) Kokken, die zur Familie der Streptococcaceae innerhalb der Ordnung Lactobacillales gehören. Propionibacterium ist ebenfalls Gram (+). Es handelt sich um eine Gattung anaerober, stäbchenförmiger Bacterien, die nach ihren besonderen metabolischen Eigenschaften benannt wurden: sie können Propionsäure herstellen. 88  Warum sind Löcher im Käse? 89 https://www.youtube.com/watch?v=fXk-4YKo0Pk  Warum sind Löcher im Käse? 90 https://www.youtube.com/watch?v=1TCX2YtcSIE  Propionibakterien Gram(+), nicht sporenbildend Fakultativ anaerob Acetate Lactate Propionsäure 91 https://slideplayer.com/slide/4450504/  Microbe of the day Cutibacterium acnes Propionibakterien oder Propionsäurebakterien ▪ Gram-positive Stäbchen, nicht-motil ▪ Gehören zum natürlichen Hautmikrobiom ▪ Verursachen in manchen Käsesorten die Käselöcher Propionibacterium acidiptopionici und P. freudenreichii supsp. Shermanii ▪ Bilden durch Propionsäuregärung CO2. ▪ anaerob bis aerotolerant, ▪ beteiligt an Infektionen, z.B. der Acne vulgaris ▪ sind auch am Geruch der Käsfüsse beteiligt (bilden Isovalerat) ▪ Können Vitamin B12 synthetisieren 92 Propionibakterien sind keine Milchsäurebakterien Lochfehler im Emmentaler https://www.pinterest.com/pin/2204653442390366 38/?lp=true Copyright: Aardman / Wallace & Gromit Ltd 2002 https://www.agroscope.admin.ch/agroscope/de/home/.../SWQ9MTcyOTg=.pdf 93 Einer der Käsefehler ist die „sparsame Lochung“. Er geht nicht selten mit Pumpen und übermässiger mechanischen Belastungen der Milch verknüpft ist Blinder Käse Schweizer Behörden haben einst Steuern auf die Zahl der verkauften Käse erhoben. Dadurch kam die Produktion der grossen Käseräder: ein Emmentaler hat einen Durchmesser von 1 m, wiegt 200 Pfund, und man braucht ca 500 L Milch für dessen Herstellung. Das brauchte ein spezielle Herstellungsverfahren (Temperatur, Käsepressen) , damit das Wachstum der CO2 produzierenden Mikroben Propionibacterium freudenreichii, gefördert wurde. Diese Bakterien geben auch edlen nussigen, süssen Geschmack und natürlich die Löcher. Doch dann begannen die Löcher zu verschwinden…sprich: die Augen des Käses wurden blind… Der entscheidende Hinweis kam von den saisonalen Unterschieden: es gab mehr blinden Käse im Sommer wenn Kühe draussen grasen als im Winter, wenn sie nur Stallfutter bekommen. Die Heuhypothese: kleine Partikel, die über das Heu in die Milchgelangen, dienen als Kristallisationspunkte für die Lochbildung. Wenn man Partikel (< 1/10 mm) zusetzt, bekommt man mehr Löcher! 94  Blinder Käse 95 https://www.youtube.com/watch?v=iA8P9b-7t34  Andere Pilz ein der Käseherstellung Einige Käse reifen unter Zuhilfenahme des Bakteriums Brevibacterium linens, das dabei die Oberfläche des Käses bewächst und von dort aus Eiweiße abbaut. Wegen des orangefarbenen Bakterienbewuchses werden diese Käsesorten Rotschmiere-Käse und das Bakterium als Rotschmiere-Bakterium bezeichnet. Beispiele sind Limburger Käse, Romadur, einige „Bierkäse“ und Sauermilchkäse (wie etwa Harzer Käse) vom Typ Gelbkäse. 96 https://de.wikipedia.org/wiki/Brevibacterium_linens  Fun fact Schweissfüsse auch bei Hunden ▪ Menschen haben 2-3 Millionen Schweißdrüsen, die über den ganzen Körper verteilt sind. ▪ Hunde haben wenige Schweißdrüsen an den Pfotenballen und an der Nase ▪ Jeder Hund riecht unterschiedlich und vor allem unterschiedlich intensiv. ▪ Pfotenwaschen mit Seife hilft! 97  Fun fact Schweissfüsse und Mosquitos ▪ Mosquitos und andere Blutsauger erkennen und finden ihren Wirt durch Geruchsstoffe. ▪ Füssewaschen mit Seife hilft! Seife ändert das Beißmuster von Anopheles gambiae, dem Malariaüberträger. ▪ Forscher haben untersucht, ob Malaria-Mosquitos von Käse angezogen werden. Limburger Käse simuliert am besten den Fussgeruch. ▪ Malaria-Mosquitos hatte für diesen Käse die höchste Affinität. ▪ Mit Limburger Käse-Fallen kann man solche Mosquitos fangen. ▪ In 2015 gab es weltweit über 214 Millionen Malariafälle and 438,000 Menschen starben daran, viele in sub-saharan Africa (CDC, “Malaria Disease”). 98  Noch mehr Geblubber ▪ Ein sichtbare CO2 Blase kann sich nur in supergesättigtem Sekt aus einer Mikroblase (Radius > 1 µm) bilden. ▪ Nur solche Bubbles können durch die Aufnahme von weiterem CO2 weiter wachsen. ▪ Es gibt unter Normalbedingungen keine spontane, gleichmässige Blasenbildung in Sekt;. ▪ Dazu braucht es passende Oberflächenstrukturen. ▪ Blasenbildung findet nicht an glatten Oberflächen statt. ▪ Bläschen im Sekt bilden sich bevorzugt an Kratzern. ▪ Die kann man auch gezielt als Moussier Punkte einfügen. 99 https://www.chemistryviews.org/details/ezine/969415/Sparkling_Wine_Champagne__Co__Part_3.html Glycolysis versus Gluconeogenesis 100 Glycolysis versus Gluconeogenesis 101 Cori Cycle Topic of the day Noch mehr über Zucker ▪ Wenn nicht Alkohol, was dann? >>> Gylcerol, Alanine 102 Glycerol Biosynthese ▪ Glycerol wird von einem Zwischenprodukt der Glykolyse synthetisiert, dem Dihydroxyacetone phosphate (DHAP). Das erfolgt in 2 Schritten. ▪ Die Expression von Genen für die Glycerol und Trehalose-Synthese sowie für den Glykogen-Abbau wird durch die Stressantwort aktiviert, z.B. Osmostress. 103 Genetics, Vol. 192, 289–318 October 2012 Coenzym-Regeneration: Die Bildung von Glycerol Weniger Alkohol in der Fermentation durch mehr Glycerol Produktion 104 Alaninproduktion 2024 105 Alaninproduktion 106 Alaninproduktion ABSTRACT: ▪ Functional assays of metabolism, ideally in the living cell, are best suited to characterize the cellular biochemistry of non-conventional yeasts. ▪ Advanced in cell NMR methods can allow the direct observation of carbohydrate influx into central metabolism on a seconds time scale: dDNP NMR spectroscopy temporarily enhances the nuclear spin polarization of substrates by more than 4 orders of magnitude prior to functional assays probing central metabolism. ▪ In-cell observations indicated more rapid exhaustion of free cytosolic NAD+ in H. uvarum and alternative routes for pyruvate conversion, in particular, rapid amination to alanine. ▪ In-cell observations indicated that S. cerevisiae outcompetes other biotechnologically relevant yeasts by rapid ethanol formation due to the efficient adaptation of cofactor pools and the removal of competing reactions from the cytosol. ▪ By contrast, other yeasts were better poised to use redox neutral processes that avoided CO2- emission. 107 Alaninproduktion 108 Alaninproduktion L-alanine amino transferase PLP Alanine ttransaminase ALT + Vitamine B6 pyridoxine GPT, AAT1, ALT, ALT1, GPT1, SGPT 109 Alaninproduktion S. cerevisiae: ALT1 / YLR089C 110 Alaninproduktion 111 ALR - Alanine racemase ▪ The reductive ami-nation of pyruvate to alanine by Ald is reminiscent of the re-duction of pyruvate to lactate by lactate dehydrogenase during lactic acid fermentation. ▪ Due to the absence of NADH/ NAD+-dependent lactate dehydrogenase in mycobacteria, Ald is likely to play a similar role as lactate dehydrogenase when they use pyruvate- generating substrates under respiration- inhibitory conditions. 112 Klausurfragen: ▪ Wie wird Glucose in eine Hefezelle transportiert? Welche unterschiedlichen Affinitäten zu Glucose treten bei den Transportern auf? Welche Unterschiede gibt es zwischen dem Import von Glucose und Maltose? ▪ Erklären Sie die Rückkopplungshemmung (feedback inhibition) am Beispiel der Leucin-Biosynthese von Saccharomyces cerevisiae ▪ Welche Rollen spielen NADH und NADPH im Metabolismus einer Zelle. Welche Gemeinsamkeiten und welche Unterschiede gibt es? In welcher Form liegen diese Coenzyme in der Zelle vor? ▪ Erklären Sie die Carbon Catabolite Repression und die Diauxie anhand eines Beispiels und einer schematischen Grafik. Die Grafik sollte die Zellenzahlen über die Zeit darstellen. Bei welchen Mikroorganismen findet man diese Vorgänge? ▪ Was geschieht bei der Glycolyse? Wie sieht die Bilanz aus, d.h. welche Endprodukte entstehen? ▪ Erklären Sie detailliert Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen alkoholischen und Milchsäurefermentationen. Warum betreiben Zellen diese Fermentationen? ▪ Was machen Propionibacterien im Käse? 113