[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/24\/diauxie-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/24\/diauxie-wikipedia\/","headline":"Diauxie – Wikipedia","name":"Diauxie – Wikipedia","description":"Diauxie ist ein griechisches Wort, das von Jacques Monod gepr\u00e4gt wurde und zwei Wachstumsphasen bedeutet. 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Das Wort wird im Englischen in der Zellbiologie verwendet, um die Wachstumsphasen eines Mikroorganismus in Chargenkultur zu beschreiben, wenn er eine Mischung aus zwei Zuckern metabolisiert.  Anstatt die beiden verf\u00fcgbaren Zucker gleichzeitig zu metabolisieren, verbrauchen mikrobielle Zellen sie \u00fcblicherweise in einem sequentiellen Muster, was zu zwei getrennten Wachstumsphasen f\u00fchrt.  Table of ContentsWachstumsphasen[edit]Aerobe G\u00e4rung[edit]Vorgeschlagene Mechanismen[edit]Verweise[edit]Wachstumsphasen[edit]  Monods urspr\u00fcngliche Ergebnisse zu Diauxie.  Die Zeit in Stunden ist auf der horizontalen Achse aufgetragen.  Die optische Dichte (entspricht der Zellkonzentration) ist auf der vertikalen Achse aufgetragen.Jacques Monod entdeckte 1941 w\u00e4hrend seiner Experimente mit diauxischem Wachstum Escherichia coli und Bacillus subtilis.  W\u00e4hrend Monod diese Bakterien w\u00e4hrend seiner Doktorarbeit auf verschiedenen Zuckerkombinationen z\u00fcchtete, stellte er fest, dass in der Batch-Kultur h\u00e4ufig zwei unterschiedliche Wachstumsphasen deutlich sichtbar sind, wie in Abbildung 1 dargestellt.  W\u00e4hrend der ersten Phase metabolisieren Zellen bevorzugt den Zucker, auf dem sie schneller wachsen k\u00f6nnen (oft Glukose, aber nicht immer).  Erst wenn der erste Zucker ersch\u00f6pft ist, wechseln die Zellen zum zweiten.  Zum Zeitpunkt der “Diaux-Verschiebung” gibt es oft eine Verz\u00f6gerungszeit, in der Zellen die Enzyme produzieren, die zur Metabolisierung des zweiten Zuckers ben\u00f6tigt werden.Monod legte sp\u00e4ter seine Arbeit \u00fcber diauxisches Wachstum beiseite und konzentrierte sich auf die lac Operonmodell der Genexpression, das zu einem Nobelpreis f\u00fchrte.Diauxie tritt auf, weil Organismen Operons oder mehrere S\u00e4tze von Genen verwenden, um die Expression von Enzymen, die zur Metabolisierung der verschiedenen N\u00e4hrstoffe oder Zucker, denen sie begegnen, ben\u00f6tigt werden, unterschiedlich zu steuern.  Wenn ein Organismus seine Energie und andere Ressourcen (z. B. Aminos\u00e4uren) zur Synthese von Enzymen verwendet, die zur Metabolisierung eines Zuckers ben\u00f6tigt werden, der nur eine langsamere Wachstumsrate unterst\u00fctzen kann, und nicht alle oder die meisten seiner verf\u00fcgbaren Ressourcen zur Synthese der Enzyme verwendet, die eine andere Zuckerversorgung metabolisieren Bei einer schnelleren Wachstumsrate ist ein solcher Organismus im Vergleich zu jenen, die sich daf\u00fcr entscheiden, auf dem schneller wachsenden wachstumsunterst\u00fctzenden Zucker zu wachsen, reproduktiv benachteiligt.  Durch die Evolution haben Organismen die F\u00e4higkeit entwickelt, ihre genetischen Kontrollmechanismen zu regulieren, um nur die Gene zu exprimieren, die zu der schnellsten Wachstumsrate f\u00fchren.  Wenn zum Beispiel in Gegenwart von sowohl Glucose als auch Maltose gez\u00fcchtet wird, Lactococcus lactis wird Enzyme produzieren, um zuerst Glukose zu metabolisieren, und seine Genexpression \u00e4ndern, um Maltose erst zu verwenden, nachdem die Versorgung mit Glukose ersch\u00f6pft ist.Aerobe G\u00e4rung[edit]Im Fall der B\u00e4cker- oder Bierhefe Saccharomyces cerevisiae Wenn man auf Glucose mit viel Bel\u00fcftung w\u00e4chst, wird das diauxische Wachstumsmuster \u00fcblicherweise in Batch-Kultur beobachtet.  W\u00e4hrend der ersten Wachstumsphase, wenn reichlich Glukose und Sauerstoff verf\u00fcgbar sind, bevorzugen die Hefezellen die Glukosefermentation gegen\u00fcber der aeroben Atmung, was als aerobe Fermentation bekannt ist.  Obwohl die aerobe Atmung ein energetisch effizienterer Weg zu sein scheint, um auf Glukose zu wachsen, ist dies in der Tat ein eher ineffizienter Weg, um die Biomasse zu erh\u00f6hen, da der gr\u00f6\u00dfte Teil des Kohlenstoffs in der Glukose zu Kohlendioxid oxidiert wird, anstatt in neue Aminos\u00e4uren oder Fetts\u00e4uren eingebaut zu werden .  Im Gegensatz zum h\u00e4ufigeren Pasteur-Effekt kommt dieses Ph\u00e4nomen dem Warburg-Effekt n\u00e4her, der bei schneller wachsenden Tumoren beobachtet wird.  Die intrazellul\u00e4ren genetischen Regulationsmechanismen haben sich weiterentwickelt, um diese Wahl zu erzwingen, da die Fermentation eine schnellere anabole Wachstumsrate f\u00fcr die Hefezellen liefert als die aerobe Atmung von Glucose, was den Katabolismus beg\u00fcnstigt.  Nach dem Abbau der Glucose wird das fermentative Produkt Ethanol in einer merklich langsameren zweiten Wachstumsphase oxidiert, wenn Sauerstoff verf\u00fcgbar ist.Vorgeschlagene Mechanismen[edit]In den 1940er Jahren stellte Monod die Hypothese auf, dass sich ein einzelnes Enzym anpassen k\u00f6nnte, um verschiedene Zucker zu metabolisieren.  Es dauerte 15 Jahre weiterer Arbeit, um zu zeigen, dass dies falsch war.  W\u00e4hrend seiner Arbeit am Lac Operon von E coliJoshua Lederberg isolierte \u03b2-Galactosidase und fand sie in gr\u00f6\u00dferen Mengen in Kolonien, die auf Lactose gez\u00fcchtet wurden, im Vergleich zu anderen Zuckern.  Melvin Cohn fand dann in Monods Labor am Pasteur-Institut heraus, dass \u03b2-Galactoside die Enzymaktivit\u00e4t induzierten.  Die Idee der Enzymanpassung wurde daher durch das Konzept der Enzyminduktion ersetzt, bei der ein Molek\u00fcl die Expression eines Gens oder Operons induziert, h\u00e4ufig indem es an ein Repressorprotein bindet und verhindert, dass es sich an den Operator bindet.[1]Im Fall der bakteriellen diauxischen Verschiebung vom Glucose- zum Lactosestoffwechsel schlug ein vorgeschlagener Mechanismus vor, dass Glucose anf\u00e4nglich die F\u00e4higkeit des Enzyms Adenylatcyclase hemmt, cyclisches AMP (cAMP) zu synthetisieren.  cAMP wiederum ist erforderlich, damit das Katabolitenaktivatorprotein (CAP) an DNA bindet und die Transkription des lac-Operons aktiviert, das Gene enth\u00e4lt, die f\u00fcr den Laktosestoffwechsel erforderlich sind.  Das Vorhandensein von Allolactose, einem Stoffwechselprodukt von Lactose, wird durch die Aktivit\u00e4t des lac-Repressors erfasst, der die Transkription des lac-Operons hemmt, bis Lactose vorhanden ist.  Wenn also Glucose vorhanden ist, bleiben die cAMP-Spiegel niedrig, so dass CAP die Transkription des lac-Operons unabh\u00e4ngig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Lactose nicht aktivieren kann.  Bei Ersch\u00f6pfung der Glukoseversorgung steigen die cAMP-Spiegel an, wodurch CAP die Gene aktivieren kann, die f\u00fcr den Metabolismus anderer Nahrungsquellen erforderlich sind, einschlie\u00dflich Laktose, falls vorhanden.[2]Neuere Forschungen legen jedoch nahe, dass das cAMP-Modell in diesem Fall nicht korrekt ist, da die cAMP-Spiegel unter Glukose- und Laktosewachstumsbedingungen identisch bleiben, und ein anderes Modell wurde vorgeschlagen, und es legt nahe, dass das Laktose-Glukose-Diauxie in E coli kann haupts\u00e4chlich durch Ausschluss des Induktors verursacht werden.[3]    In diesem Modell Glukosetransport \u00fcber die EIIAGlc Schaltet die Laktosepermease ab, wenn Glukose in die Zelle transportiert wird, sodass Laktose nicht in die Zelle transportiert und verwendet wird.  W\u00e4hrend der cAMP \/ CAP-Mechanismus m\u00f6glicherweise keine Rolle bei der Glucose \/ Lactose-Diauxie spielt, ist er ein vorgeschlagener Mechanismus f\u00fcr andere Diauxie.Verweise[edit]"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/24\/diauxie-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Diauxie – Wikipedia"}}]}]