Zum Abbau derl-Äpfelsäure durch Milchsäurebakterien

Zusammenfassung Es wird die Aktivität von intaktenL. plantarum-Zellen verschiedener Arten gegenüberl-Äpfelsäure, Oxalessigsäure und Brenztraubensäure getestet. Bei der Dissimilation vonl-Äpfelsäure lassen sich zwei pH-Optima unterscheiden, 2,6–3,0 für eine MDH-Aktivität und 3,6–4,0 für eine Malic-Enzym-Aktivität. Stoffwechselprodukte der Brenztraubensäure-Decarboxylierung sind außer Kohlendioxid Äthylalkohol und Acetoin bzw. Diacetyl.L. plantarum ist außerdem zur Oxydation der Brenztraubensäure befähigt. Ausl-Äpfelsäure entsteht kein Acetoin (Stamm L).

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The dissimilation ofl-malic acid by lactic acid bacteriaIV. The activity of intact cells ofLactobacillus plantarum particularly considering the decarboxylation of pyruvic acid

Summary The decomposition ofl-malic, oxaloacetic and pyruvic acids by intact cells of three strains ofL. plantarum is investigated. The dissimilation ofl-malic acid shows two pH-optima, at pH2.6–3.0 for a malatedehy drogenase activity and at pH 3.6–4.0 for a malic enzyme activity. The decarboxylation of pyruvic acid yields CO₂, ethyl alcohol, acetoin and diacetyl.L. plantarum is also able to oxidize pyruvic acid. The acetoin produced byL. plantarum Strain L does not originate froml-malic acid.

     

Zum Abbau von 14C-markierter Äpfelsäure durch Bacterium gracile

Zusammenfassung Der Äpfelsäureabbau durch B. gracile wird mit Hilfe ¹⁴C-markierter Säuren quantitativ untersucht. Die nach dem Abbau wiedergefundene Aktivität in Restäpfelsäure, Milchsäure und Kohlendioxyd beträgt zusammen 96–97% der Aktivität der eingesetzten dl-Äpfelsäure-[1,4-¹⁴C₂]. Die molaren Verhältnisse von abgebauter Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlendioxyd sind 1:1:0,9. Ein Weiterabbau der Äpfelsäure über Milchsäure hinaus ist zu verneinen, da in diesem Fall mehr Kohlendioxyd entstehen müßte als dem Verhältnis 1:1:1 entspräche. D-Äpfelsäure und Fumarsäure werden von den Bakterien ebenfalls dissimiliert, Milchsäure wird nicht angegriffen. Citronensäure-[1,5-¹⁴C₂] wird sehr langsam abgebaut; als einziges Stoffwechselprodukt konnte bisher nur radioaktives Kohlendioxyd nachgewiesen werden.Die Darstellung von dl-Äpfelsäure-[1,4-¹⁴C₂] und Fumarsäure-[1,4-¹⁴C₂] wird beschrieben.Teil der Dissertation von H.-L. Schmidt, Untersuchungen zur Biochemie des Abbaues von Äpfelsäure durch Bact. gracile mit Hilfe ¹⁴C-markierter Säuren. Mainz 1958.Der früher gebräuchliche Name Bact. gracile ist hier beibehalten; hinsichtlich der Isolierung der verwendeten Stämme sei auf Jerchel, Flesch u. Bauer (1956), Flesch u. Jerchel (1958) sowie Jerchel u. Schmidt (1958) verwiesen. Eine kurze Darstellung zur Nomenklatur gibt Radler (1958).     

Das Wachstum der Hefe in synthetischer Nährlösung unter besonderer Berücksichtigung des Eiseneinflusses auf die Eiweißbildung

Zusammenfassung Es wurde für Saccharomyces cerevisiae eine synthetische Nährlösung zusammengestellt, die außer Glucose und Vitaminen keine anderen ausnutzbaren organischen Verbindungen enthält; als Komplexbildner wird Äthylendiamin-tetraessigsäure zugesetzt. Außer Eisen, Kupfer, Zink und Mangan werden keine anderen Spurenelemente für das Hefewachstum benötigt, wenn die zur Einsaat verwandte Hefe bei Labortemperatur aufbewahrt worden ist. Bei fortgesetzter Kultur ausschließlich in dieser Lösung zeigte die Hefe keine Veränderung. Das Wachstum bei Vollernährung erfolgt in zwei großen Abschnitten: einem anaeroben, in dem auch von vorhandenem Sauerstoff nicht Gebrauch gemacht wird, und einem aeroben. Die Vermehrungsgeschwindigkeit im anaeroben Teil ist größer als im aeroben.Das Wachstum der Hefe ist abhängig vom Eisengehalt der Nährlösung; dabei ist gerade die Vermehrungsgeschwindigkeit in der anaeroben Phase spezifisch abhängig von der Konzentration an freien Eisen(III)-ionen.Bei Eisenmangel wird die Bildung von Roheiweiß behindert. In den anaeroben Phasen des Wachstums ist dessen Anteil an der Zelltrockenmasse nach eisenarmer Ernährung sehr viel geringer (42%) als nach eisenreicher Kultur (60%).     

Untersuchung des biologischen Säureabbaus im Wein Isolierung und Charakterisierung von Äpfelsäure-abbauenden Bakterien

Zusammenfassung Aus Traubenmosten konnten während eines Zeitraumes von etwa 14 Tagen einige Wochen nach Beendigung der Gärung Bakterien isoliert werden, die den enzymatischen Abbau der Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlensäure durchzuführen vermögen. Es Handelt sich bei diesen Bakterien um stäbchenförmige, homofermentative und kokkenförmige, heterofermentative Milchsäurebakterien, die wahrscheinlich den bekannten Arten Lactobacillus plantarum und Leuconostoc citrovorum nahe stehen, aber nicht mit ihnen identisch sind. Vier verschiedene, aus Most isolierte Bakterienstämme werden beschrieben aber nicht neu benannt, um einer evtl. späteren, umfassenden Bearbeitung der im Wein vorkommenden Bakterien nicht vorzugreifen.An Rebenblättern kommen Bakterien vor, die unter anaeroben Bedingungen äpfelsäure abzubauen vermögen, so daß angenommen werden kann, daß die Bakterien ebenso wie die Hefen als Aufwuchsflora der Weintrauben in den Most gelangen.     

Untersuchung des biologischen Säureabbaus im Wein

Zusammenfassung An Modellversuchen mit synthetischen Nährlösungen wurde nachgewiesen, daß von den Weinhefen Stoffe ausgeschieden werden, die den säureabbauenden Bakterien das Wachstum auch in Mangelnährlösungen ermöglichen. Obwohl diese Bakterien in ihrem Nähr- und Wuchsstoffbedarf sehr anspruchsvoll sind, kann der Abbau der Äpfelsäure zu Milchsäure mit Bakterien-Hefemischkulturen in einer ganz einfachen Nährlösung durchgeführt werden, die außer Glucose und l-Äpfelsäure als einzige organische Verbindungen nur Biotin, Pantothensäure und Inosit enthält. Aus diesen Ergebnissen kann sicher gefolgert werden, daß der biologische Säureabbau im Wein nicht durch einen Nährstoffmangel der säureabbauenden Bakterien sondern nur durch ungünstige Wachstumsbedingungen, z. B. niedrigerph-Wert, hoher Gehalt an SO₂ und Alkohol und niedrige Temperatur gehemmt werden kann. Es wird vorgeschlagen, zur Einleitung des biologischen Säureabbaus im Wein nicht Bakterienreinkulturen, sondern Hefe-Bakterienmischkulturen zu verwenden.     

Untersuchungen über die L-Äpfelsäure-abbauenden Enzyme von Schizosaccharomyces acidodevoratus

Zusammenfassung Der Abbau von L-Äpfelsäure wird bei Schizosaccharomyces acidodevoratus von einer Malat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.37) und einer Oxalacetat-Decarboxylase (EC 4.1.1.3) katalysiert. Stoffwechselprodukt ist Brenztraubensäure. Eine Pyruvat-Decarboxylase (EC 4.1.1.1) und Alkohol-Dehydrogenase (EC 1.1.1.1) wandeln die Brenztraubensäure in Alkohol und CO₂ um. In einer Nebenreaktion entsteht Acetoin. Lactat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.27) ist nicht nachweisbar.

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Studies on the Enzymes of Schizosaccharomyces acidodevoratus, decomposing L-malic acid

Summary The decomposition of L-malic acid by Schizosaccharomyces acidodevoratus is catalized by a malate dehydrogenase (EC 1.1.1.37) and an oxaloacetate decarboxylase (EC 4.1.1.3). Pyruvic acid is an intermediate. This acid is converted into ethylalcohol and CO₂ by a pyruvate decarboxylase (EC 4.1.1.1) and an ethylalcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1). The decarboxylation of pyruvic acid yields small amounts of acetoin. The occurrence of lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27) could not be established in our preparations.

     

Untersuchung des biologischen Säureabbaus im Wein

Zusammenfassung Aus Wein isolierte Bakterien benötigen zum Wachstum und damit zum Abbau der l-Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlensäure als Energiequelle vergärbare Kohlenhydrate; die Gegenwart von Äpfelsäure ist dagegen für das Wachstum dieser Bakterien ohne wesentliche Bedeutung. Glucose wird entweder homofermentativ zu Milchsäure oder von anderen Bakterienstämmen heterofermentativ zu Milchsäure, Äthylalkohol und wahrscheinlich Kohlensäure umgesetzt. Der Abbau von 1 g l-Äpfelsäure wird bereits von weniger als 0,01 g Bakterien (Trockensubstanz) bewirkt, die zum Wachstum nur etwa 0,1 g Kohlenhydrat benötigen. Infolge der geringen Mengen sind die Endprodukte des Energiestoffwechsels der säureabbauenden Bakterien im Wein normalerweise nicht nachweisbar.Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr.Dr. h. c. A. Rippel, zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Über Regulationen des NAD/NADH-Verhältnisses bei Hefezellen in Abhängigkeit von der Vorkultur

Zusammenfassung Beim Übergang vom Ruhezustand in den der Stoffwechselaktivität zeigt eine anaerob vorkultivierte Hefe im Gegensatz zu einer aeroben eine NADH-Überkompensation. Diese wurde von Holzer (1960) mit der zeitlichen Differenz zwischen einer NADH-produzierenden und einer NADH-verbrauchenden Reaktion gedeutet. Eingehende Untersuchungen zeigten, daß diese NADH-Zunahme nur bei der aeroben Kultur effektiv meßbar ist, während bei der anaeroben Hefe eine starke Überlagerung zusätzlich auftritt. Es konnte gezeigt werden, daß dieser peak der anaeroben Hefe nicht aus der GAP-Dehydrierung, sondern aus der Dehydrierung endogenen Alkohols stammt. Der peak ist direkt vom Alkohol-Spiegel abhängig und nicht durch Azid, Cyanid oder Monojodessigsäure beeinflußbar.

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Depandence of the NAD/NADH ratio in yeast cells upon the conditions of pre-incubation

Summary Yeast cells pre-incubated under anaerobic conditions show an NADH overcompensation during the transition from dormancy to metabolic activity. This is in contrast to the behavior of yeast cells pre-incubated under aerobic conditions. This was demonstrated by Holzer (1960) who found a difference in the rates of NADH-producing and NADH-consuming reactions. Further studies showed that this NADH increase is effectively measurable only in aerobic cultures, while in anaerobic cultures strong interfering reactions occur. It could be shown that the activity measured in anaerobic yeast arose not from oxydation of GAP but from oxydation of endogenous alcohols. The activity is directly dependent upon the presence of alcohol and is not influenced by azide, cyanide or monoiodoacetic acid.

     

Weinsäureabbau bei Milchsäurebakterien

Zusammenfassung Von 78 verschiedenen Stämmen der Gattungen Pediococcus, Leuconostoc und Lactobacillus vermochten vier Stämme der Species L. plantarum und ein Stamm von L. brevis Weinsäure umzusetzen. Bei beiden Organismen ist das Weinsäure abbauende Enzymsystem induzierbar. Die Induktion wird bei L. plantarum durch Glucose, nicht aber durch das ebenfalls vergärbare Mannit gehemmt. Mit ruhenden Zellen und zellfreien Extrakten wurden die Endprodukte des anaeroben Weinsäureabbaus bestimmt. Infolge der Instabilität der Enzyme konnte nur mit Rohextrakten gearbeitet werden. Je Mol Weinsäure werden von L. plantarum 1,5 Mol CO₂, 0,5 Mol Essigsäure und 0,5 Mol d,l-Milchsäure, von L. brevis 1,33 Mol CO₂, 0,67 Mol Essigsäure und ca. 0,3 Mol Bernsteinsäure gebildet. Oxalessigsäure wurde bei beiden Organismen als Zwischenprodukt nachgewiesen. Die Umsetzung von Weinsäure durch zellfreie Rohextrakte wird durch NAD oder NADH₂ gefördert; ein Überschuß von NADH₂ verhindert oder verringert die CO₂-Entwicklung und führt zur vermehrten Bildung von Milchsäure oder Bernsteinsäure. Zum Nachweis des Abbauweges wurde eine Reihe von möglichen Zwischenprodukten untersucht. Danach ergibt sich für den Abbau der Weinsäure durch das homofermentative Milchsäurebakterium L. plantarum folgender Reaktionsverlauf: Nach Dehydratisierung von Weinsäure zu Oxalessigsäure (Weinsäure-Dehydratase) wird diese quantitativ zu Brenztraubensäure decarboxyliert (Oxalessigsäure-Decarboxylase). Die Hälfte der Brenztraubensäure wird — wahrscheinlich durch das Pyruvat-Dehydrogenase-System — zu CO₂ und Essigsäure oxydiert, die andere Hälfte der Brenztraubensäure wird zu Milchsäure (Lactat-Dehydrogenase) reduziert. Der Weinsäureabbau durch den heterofermentativen L. brevis zeigt folgenden Reaktionsverlauf: Die durch Dehydratisierung entstandene Oxalessigsäure wird zu zwei Drittel zu Pyruvat decarboxyliert (spontan oder Oxalessigsäure-Decarboxylase). Pyruvat wird quantitativ zu Essigsäure und CO₂ oxydiert. Das restliche Drittel Oxalessigsäure wird über Äpfelsäure, Fumarsäure zu Bernsteinsäure reduziert. Das Weinsäure abbauende System des homofermentativen Stammes (L. plantarum) unterscheidet sich im Reaktionsablauf, in der Sauerstoffempfindlichkeit, der Einwirkung von 2-Mercapto-äthanol, dem Einfluß von Glucose, der Stereospezifität und dem pH-Optimum der zellfreien Extrakte von demjenigen des heterofermentativen L. brevis.

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Decomposition of tartrate by lactobacilli

Summary The decomposition of tartrate was only observed in four strains of Lactobacillus plantarum and one strain of L. brevis among 78 different strains of lactic acid bacteria of the genera Pediococcus, Leuconostoc and Lactobacillus. The enzyme decomposing tartrate is inducible in both organisms. In L. plantarum the induction is prevented by glucose but not by mannitol. The endproducts of the anaerobic metabolism of one mol of tartrate were 1.5 mol CO₂, 0.5 mol acetic and 0.5 mol lactic acid with L. plantarum and 1.33 mol CO₂, 0.67 mol acetic acid and 0.3 mol succinic acid with L. brevis when resting cells or cell free extracts were used. As the enzymes were very unstable, no substantial purification could be achieved; dialysis, gel chromatography or precipitation with ammonium sulphate led to rapid inactivation. Therefore crude extracts had to be used for the investigation of the enzymatic mechanism. NAD or NADH₂ are essential for the decomposition of tartrate. However, a large surplus of NADH₂ reduces or prevents the production of CO₂ by cell free extracts and results in an increased formation of lactic or succinic acid, depending on the organism. Oxalacetic acid could be proven to be an intermediate metabolite. Using possible intermediates of the pathway of tartrate decomposition, the following sequences of reactions were demonstrated. In the homofermentative lactic acid bacterium L. plantarum tartrate is converted to oxalacetic acid (by tartrate dehydrase) which is decarboxylated to pyruvic acid (by oxalacetic decarboxylase). Half of the pyruvate is oxidised to CO₂ and acetic acid (probably by the pyruvic-dehydrogenase-system), the other half of pyruvic acid is reduced to lactic acid (by lactate dehydrogenase). In the heterofermentative L. brevis tartrate is also converted to oxalacetic acid, but only two thirds of the oxalacetic acid are decarboxylated to pyruvic acid (spontaneously or by oxalacetic decarboxylase), the remaining third of oxalacetic acid is reduced to succinic acid via malic and fumaric acids. Pyruvic acid is completely oxidised to acetic acid and CO₂. — The tartrate decomposing systems of the homofermentative strain (L. plantarum) and the heterofermentative strain (L. brevis) differ in the metabolic pathway, the inactivation by oxygen, the effect of 2-mercaptoethanol, the influence of glucose, the stereospecifity, and the pH-optimum.

     

CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien

Zusammenfassung Die Gewinnung, Aufbereitung und papierchromatographische Analyse ¹⁴C-markierter Extrakte aus PHBS-speichernden Zellen von Hydrogenomonas H 16 wird beschrieben und diskutiert. Einige chromatographische Trennsysteme wurden verglichen, insbesondere mit dem von Metzner (1960) vorgeschlagenen System. R_f-Werte wichtiger Intermediärverbindungen und Positionskonstanten von Phosphatestern wurden ermittelt.Für die papierchromatographische Trennung von Zuckern, Aminosäuren und Hydroxamsäuren sowie für organische Säuren und Phosphatester wurden zweckmäßige Systeme angegeben, Sprühmittel verglichen und Farbreaktionen beschrieben.Chromatogramme von Extrakten aus Hydrogenomonas H 16 und Chlorella pyrenoidosa, die ¹⁴CO₂ im Kurzzeitversuch unter vergleichbaren Bedingungen eingebaut hatten, zeigten voneinander verschiedene Markierungsmuster. Unter den Phosphatestern sind bei Hydrogenomonas (nur 63% des fixierten ¹⁴C) vorwiegend Hexosemonophosphate, Sedoheptulose-7-phosphat, Phosphoglycerinsäure und AMP markiert, bei Chlorella (95% des fixierten ¹⁴C) hauptsächlich Phosphoglycerinsäure, Triosephosphat und Phosphoenolbrenztraubensäure. Bei Hydrogenomonas waren einige organische Säuren und Aminosäuren (Äpfelsäure, Citronensäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Glutaminsäure, Alanin u.a.) relativ stark markiert, die bei Chlorella kaum oder nicht radioaktiv waren.

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CO₂-fixation by Knallgas bacteriaII. Chromatographical identification of early labeled fixation products

Summary The production, preparation, and analysis by paperchromatography of ¹⁴C-labeled extracts from cells of Hydrogenomonas H 16 storing poly--hydroxybutyric acid (PHBS) is described and discussed. Some chromatographical solvent systems were compared, especially with one proposed by Metzner (1960). R_f-values of important intermediates and phosphate ester position constants were determined.Separation by paperchromatography of sugars, amino acids, and hydroxamic acids was tested in various systems. Sprays for these compounds, as well as for organic acids and phosphate esters, were compared and their colour reactions described.Chromatograms of extracts from Hydrogenomonas H 16 and Chlorella pyrenoidosa after incorporation of ¹⁴CO₂ in short time experiments under comparable conditions showed labelling patterns different from each other. In the case of Hydrogenomonas, 63% of the activity fixed was found in the phosphate esters, mainly in hexose monophosphates (incl. sedoheptulose-7-phosphate), phosphoglyceric acid, and AMP. The phosphate esters of Chlorella contained 95% of the activity fixed, the bulk of which appeared in phosphoglyceric acid, triose phosphate and phosphoenolpyruvic acid. Much less was found in the hexose monophosphates.Some organic and amino acids such as malic, citric, succinic, fumaric glutamic acid and alanine of the Hydrogenomonas extracts were rather heavily labelled, while this was not the case with Chlorella.

     

Vergleich der Wirkung von Thymochinon und Thymohydrochinon mit der von 2,4-Dinitrophenol auf den Stoffwechsel der Hefe

Zusammenfassung Beim Vergleich der Wirkung von Thymohydrochinon und Thymochinon mit der von 2,4-DNP auf den aeroben und anaeroben Stoffwechsel der Hefe wurde eine Ähnlichkeit in der Wirkung dieser Substanz gefunden. Beim Vergleich gleicher Konzentrationen ist die Stoffwechselaktivität von 2,4-DNP größer als die von Thymohydrochinon und Thymochinon. Bei Konzentrationen, die die Atmung anregen, wird von Thymohydrochinon und Thymochinon im Gegensatz zu 2,4-DNP die Synthese der Polysaccharide nicht gehemmt.     

Morphologie,Stoffwechselphysiologie und Charakterisierung der Malic-Enzym-Aktivität L-Äpfelsäure-abbauender Bakterien

Zusammenfassung Sechs Bakterienarten, denen die Fähigkeit der Umwandlung von L-Äpfelsäure in Milchsäure und Kohlendioxyd gemeinsam ist, werden hinsichtlich ihrer morphologischen Merkmale, der stoffwechselphysiologischen Eigenschaften und der Enzymausstattung untersucht. Die einzelnen Arten unterscheiden sich hinsichtlich der Form und Größe der Zellen sowie des Nährstoffbedarfs. Außer Äpfelsäure werden von einigen Stämmen Citronensäure, Fumarsäure und auch Weinsäure assimiliert. Metabolit der Citronensäure- und Weinsäureumsetzung durch L. plantarum ist Äpfelsäure. Von den Kohlenhydraten werden bei allen Stämmen Glucose und Fructose verbraucht. Die Geschwindigkeit des Umsatzes ist erhöht, wenn Äpfelsäure zugegen ist. Die typischen Äpfelsäureabbaubakterien lassen sich an die Milieubedingungen der natürlichen sauren Substrate durch stufenweise Erhöhung der (H⁺)-Ionen-Konzentration adaptieren.Alle getesteten Bakterienarten besitzen eine Malic-Enzym- und eine Oxalacetat-Decarboxylase-Aktivität. Die Malic-Enzym-Aktivität ist besonders ausgeprägt bei den Homofermentativen. Das Verhältnis der Oxalacetat-Decarboxylase- zur Malic-Enzym-Aktivität ist bei den letzteren etwa 1, bei den Heterofermentativen merkbar kleiner als 1. Die pH-Geschwindigkeitsmaxima der Enzyme gegenüber L-Malat bzw. Oxalacetat unterscheiden sich bei den einzelnen Arten geringfügig; sie liegen bei 3,9 bzw. 3,6. Nur die weniger typischen Stämme Pf-1 und L. plantarum, die auch gute Citronensäureverwerter sind, benötigen zur maximalen Malat-Dissimilation etwas höhere pH-Werte.

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Morphology, physiology and characterisation of malic enzyme activity of bacteria, decomposing L-malic acid

Summary Six strains of bacteria, which all have the ability of fermenting L-malic acid to lactic acid and carbon dioxide, were investigated. Their morphology, properties of assimilation and their enzyme activities were determined. The shape and size of the cells and the demand of nutriments of the strains was found to be different. Besides malic acid some strains decompose citric, fumaric and tartaric acids. Malic acid is an intermediate of the dissimilation of citric and tartaric acids by L. plantarum. All strains need glucose and fructose as carbone source. Its turnover is accelerated by the presence of malic acid. The typical bacteria, dissimilating malic acid, can be adapted to the conditions of the natural acid substances by increasing the (H⁺) ion concentration step by step.All strains which were investigated possess malic enzyme and oxalacetate decarboxylase activity. Homofermentative strains have a very distinct malic enzyme activity. The ratio of oxalacetate decarboxylase to malic enzyme activity is about one; with heterofermentative strains this ratio is noticeably lower than one. The pH optima of the enzymes of the several strains are little different; they are pH 3,9 and 3,6 for L-malate and oxalacetate respectively. Only the less typical strains Pf-1 and L. plantarum, which utilize citric acid, need higher pH values for the maximal dissimilation of malate.

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I. Mitteilung zum Problem des biologischen Säureabbaues. Über adaptive und konstitutive fermentchemische Eigenschaften L-Äpfelsäure-abbauender Bakterien.     

Histochemische Untersuchungen zum Nachweis der Cholindehydrogenase beim Säugetier

Zusammenfassung Es werden die Tetrazoliumverbindungen MTT und Nitro-BT zum histochemischen Nachweis der Cholindehydrogenase sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Inkubationsbedingungen vergleichend getestet. Der histochemische Nachweis der Cholindehydrogenase gelingt unter anaeroben Bedingungen unter Einschaltung von Phenazinmethosulfat als intermediärem Elektronenüberträger mit beiden Tetrazoliumverbindungen bereits nach kurzen Inkubationszeiten. Die Cholindehydrogenase wird gehemmt durch p-Chlormercuribenzoat sowie geringer durch Atebrin. Mehrmaliges Frieren und Tauen des Gewebes führt zu einer Aktivitätsminderung des Fermentes, die nach Zusatz von ATP zum Inkubationsmedium wieder ausgeglichen wird.In Übereinstimmung mit den Ergebnissen biochemischer Untersuchungen findet sich Cholindehydrogenase nur in Niere und Leber der untersuchten Ratten.Mit 17 Textabbildungen     

Aerobe und anaerobe Glykolyse bei der Entwicklung des Froscheies (Rana temporaria L.)

Zusammenfassung Die Milchsäure wurde unter aeroben und anaeroben Verhältnissen in verschiedenen Stadien der Froschentwicklung bestimmt. Es wird eine anaerobe Glykolyse festgestellt. Die Atmung verdrängt die Milchsäure, denn aerob ist nur eine schwache Glykolyse festzustellen. Der Milchsäuregehalt des unbefruchteten und des befruchteten Eies ist gleich. Die anaerobe Glykolyse steigt im Laufe der Entwicklung. Die Entwicklung kann auch anaerob vor sich gehen, kommt aber schließlich zum Stillstand. Die Neurula sind bedeutend empfindlicher gegen Sauerstoffmangel als die Keime in früheren Stadien der Entwicklung.     

Zur Frage der Beeinflussung der Glucosevergärung durch l-Malat bei Leuconostoc mesenteroides

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß bei Leuconostoc mesenteroides 39 (ATCC 12291) der gleichzeitige Abbau von l-Malat die Glucosevergärung weder qualitativ noch quantitativ verändert. Bei Verwendung positionsmarkierter Glucose wird auch die Isotopenverteilung in den Gärungsprodukten durch gleichzeitige Malatgabe nicht verändert. Der Malatabbau steuert auch keine Energie zum Wachstum bei, wie die bei l-Malatgabe unveränderten Y_Glucose-Werte zeigen. Die von Doelle (1971) beschriebene verstärkte Milchsäurebildung aus Glucose bei Anwesenheit von Malat konnte auf einen pH-Effekt zurückgeführt werden. Für eine ebenfalls von Doelle (1971) berichtete Bildung von l-Lactat aus Glucose unter dem Einfluß von l-Malat ergab sich kein Anhaltspunkt.

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The effect of l-malate on glucose fermentation by Leuconostoc mesenteroides

Summary It is shown that the simultaneous fermentation of l-malate and d-glucose by Leuconostoc mesenteroides 39 does not lead to quantitatively or qualitatively different fermentation products. When glucose, labelled in different positions is fermented, the distribution of ¹⁴C within the fermentation products is not changed by the addition of l-malate to the fermentation mixture. The l-malate fermentation does not contribute energy for growth, since Y_glucose remains unchanged by adding l-malate to the medium. The increased production of lactic acid from glucose in the presence of l-malate, reported by Doelle (1971), is due to a pH effect. There is no indication of the formation of l(+)-lactate in addition to d(-)-lactate from glucose, when l-malate is present as claimed by Doelle (1971).

     

Vergleichende Untersuchungen über Wuchsstoffwirkung auf verschiedene Arten von Hefe und Schimmelpilzen

Zusammenfassung Bei 3 Schimmelpilzen:Aspergillus niger, Rhizopus suinus undPenicillium Roqueforti, sowie bei 6 Hefearten:Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces Nr. 15,Saccharomyces ellipsoideus, Saccharomycodes Ludwigii, Schizosaccharomyces Pombe undZygosaccharomyces Priorianus wurde die Wirkung verschiedener Wuchsstoffpräparate untersucht.Die früher (Nielsen undHartelius) gegebene Einteilung des Wuchsstoffes B in zwei Gruppen, B₁ und B₂, hat sich als berechtigt erwiesen. Durch Ausschütteln von Bierwürze mit verschiedenen Arten Hefe können die Wuchsstoffe, die auf Hefe wirken, fast quantitativ entfernt werden, während die Wuchsstoffe, die auf Schimmelpilze wirken, unverändert zurückbleiben.Versuche, bei denen Bierwürze mit Hefe ausgeschüttelt wurde, haben gezeigt, daß der Wuchsstoffgehalt der zum Ausschütteln benutzten Hefe entscheidend dafür ist, wieviel Wuchsstoff von der Bierwürze durch Ausschütteln entfernt werden kann. Verwendet man eine wuchsstoffreiche Hefe (Hefe, die in Bierwürze gezüchtet war) zum Ausschütteln, so entfernt man nur die Hälfte von dem Hefewuchsstoff der Bierwürze. Wendet man dagegen eine wuchsstoffarme Hefe (Preßhefe oder Hefe, die in synthetischer Nährlösung gezüchtet war) an, so entfernt man durch Ausschütteln fast alle Hefewuchsstoffe aus der Bierwürze. Auch scheint es von einer gewissen Bedeutung zu sein, welche Hefeart man zum Ausschütteln anwendet.Eine Mischung von Brenztraubensäure und Glykolsäure wirkt aufAspergillus niger als Wuchsstoff, aber nicht auf die beiden anderen Schimmelpilze und ebenfalls nicht auf Hefe.Versuche mit Hefe haben ähnliche Verhältnisse gezeigt.Saccharomycodes Ludwigii zeigte eine abweichendes Verhalten von den 5 anderen untersuchten Hefearten. Auch unter den anderen 5 Hefearten finden sich Unterschiede.Die hier angestellten Versuche machen es wahrscheinlich, daß die Wuchsstoffe, die auf die Trockensubstanzproduktion der Pflanzen wirken, in hohem Grade artspezifisch sind, so daß die Ergebnisse, die durch Untersuchung einer einzelnen Art gefunden sind, sich nicht unmittelbar auf andere Arten übertragen lassen.     

Stoffwechselregulation in Durchfluß-systemen

Zusammenfassung Am Beispiel der unter kontinuierlicher Substratzufuhr erfolgenden Äthanol-Synthese in Hefe (Saccharomyces carlsbergensis) konnte gezeigt werden, daß unabhängig von der exogenen Substratmenge der Speicherstoffwechsel einer linearen Regelfunktion unterliegt. Das Verhältnis zwischen Äthanolbildung aus exogenem und endogenem Material ist derart ausbalanciert, daß die Gesamtbilanz erhalten bleibt, nach der 50–60% der zugeführten Glucosemenge im Äthanol wiederzufinden sind.

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Metabolic control in flow systemsII. Regulation of ethanol-synthesis and pool turnover in yeast under continuous substrate infusion

Summary The synthesis of ethanol under continuous infusion of d-glucose to anaerobic Saccharomyces carlsbergensis demonstrates very distinctly that turnover of the carbohydrate pool has the characteristics of a linear regulation, independent of the exogenous substrate amounts. The relation between glycolysis and pool turnover is balanced exctly so that 50–60% of glucose infused will be synthesized to ethanol.

     

Polyphosphatsynthese während der Nitrat-Atmung von Micrococcus denitrificans Stamm 11

Zusammenfassung An P-Mangelzellen eines neu isolierten Stammes von Micrococcus denitrificans wurde der Orthophosphat-Einbau während der aeroben und anaeroben Atmung untersucht. In Gegenwart von Sauerstoff bauten die Zellen Orthophosphat rasch ein. Unter anaeroben Bedingungen wurde ein derartiger P-Einbau durch die Zugabe von Nitrat ermöglicht. Als Hauptsyntheseprodukt wurden säurelösliche und säureunlösliche Polyphosphate nachgewiesen. Die Befunde deuten auf eine mit der Nitrat-Atmung gekoppelte oxydative Phosphorylierung hin.

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Summary The uptake of orthophosphate by phosphorus-deficient cells of a newly isolated strain of Micrococcus denitrificans was investigated under aerobic and anaerobic conditions. A rapid uptake of orthophosphate was detected in the presence of oxygen and under anaerobic conditions in the presence of nitrate. Stored phosphates were chiefly acid-soluble and-insoluble polyphosphates. The results indicate the coupling of oxydative phosphorylation to nitrate-respiration.

     

Der Einfluß von Kupfersulfat auf die Atmung,aerobe und anaerobe Gärung von Saccharomyces cerevisiae

Zusammenfassung Mit Reinzuchten von Scccharomyces cerevisiae wurde das Wirken von CuSO₄ auf die Atmung sowie die aerobe und anaerobe Gärung untersucht. Im Gegensatz zu den Versuchen von Meier u. Schuler (1961) wurde kein Phosphatpuffer als Suspensionsmittel gewählt, da Kalium und Phosphat die Atmung von Bäckerhefe beeinflußten und beträchtliche Mengen Kupfer unwirksam machten. Die unter abgeänderten Versuchsbedingungen erzielten Werte ergänzen also die Ergebnisse der obengenannten Autoren. So unterdrückt Kupfersulfat—unter Anaerobiose den Hefen zugesetzt—schon in geringsten Mengen die Gärung vollständig. Die Atmung und die aerobe Gärung werden nicht zu allen Einwirkungszeiten vom Kupfer vergiftet. Oftmals kam es kurz nach Metallkontakt zu einem aktivierenden Wirken des Kupfers.     

Untersuchungen über die lichtabhängige Carotinoidsynthese

Zusammenfassung Ziel der vorliegenden Untersuchungen was es, zu prüfen, ob der erste Schritt in der Reaktionskette der lichtabhängigen Carotinoidsynthese von heterotrophen Organismen, die photochemische Reaktion des Lichtacceptors, obligat sauerstoffbedürftig ist. Durch Belichtung unter anaeroben Bedingungen wird bei Fusarium aquaeductuum und Neurospora crassa Carotinoidsynthese induziert; die Farbstoffmenge im Mycel ist allerdings geringer als nach Belichtung unter aeroben Bedingungen. Bei beiden Pilzen wird in N₂-Atmosphäre Lichtsättigung bei etwa 5·10³ Lux·min erreicht und zwar unabhängig von der eingestrahlten Lichtintensität und Belichtungszeit; die höchste induzierbare Carotinoidmenge beträgt bei Fusarium 10%, bei Neurospora 75% von derjenigen, die nach Belichtung unter O₂ maximal gebildet wird. Führt man dem Mycel im Anschluß an eine sättigende Belichtung unter anaeroben Bedingungen im Dunkeln Sauerstoff zu, so wird durch eine darauf folgende 2. Belichtung eine zusätzliche Carotinoidsynthese induziert; der Photoreceptor wird also offenbar durch O₂ wieder reaktiviert. Diese Reaktivierung wird als Reoxidation des Photoreceptors (wahrscheinlich ein Flavin) interpretiert; sie ist innerhalb von 10 min abgeschlossen und temperaturunabhängig. Aus den Ergebnissen wird geschlossen, daß der Sauerstoff an der photochemischen Reaktion des Photoreceptors nicht direkt beteiligt ist, sondern nur als Elektronenacceptor für die Reoxidation des Photoreceptors dient.

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Light-dependent carotenoid SynthesisIV. The role of oxygen in photoinduction

Summary The purpose of these studies was to investigate wether the primary step in the reaction chain of the light-dependent carotenoid synthesis in heterotrophic organisms, the photochemical reaction of the photoreceptor, requires oxygen. Submerged cultures of Fusarium aquaeductuum and Neurospora crassa were used.Biosynthesis of carotenoids following a photoinduction occurred only under aerobic conditions. When the mycelia were illuminated in the absence of oxygen and subsequently transferred to aerobic conditions in the dark, they produced carotenoids; however, the amount of pigments produced was lower in comparison to that synthesized after photoinduction in O₂ atmosphere. Under anaerobic conditions light saturation of photoinduction occurred at a dosage of approximately 5.10³ Lux. min (white light) in both organisms; this dosage was independent of light intensity and time of illumination. The photoeffect followed the reciprocity law even in the absence of oxygen. The amount of pigments synthesized following a saturating photoinduction under anaerobic conditions was 10% in Fusarium and 75% in Neurospora of that after photoinduction under aerobic conditions. When mycelia were illuminated in N₂ atmosphere with saturating dosages, subsequently supplied with oxygen in the dark and then illuminated a second time with or without oxygen, an additional photoinduction took place. This result indicates that the photoreceptor can be reactivated by oxygen. This reactivation is completed in approximately 10 min; it is independent of temperature and does not occur in the absence of oxygen.From these results it is concluded that oxygen does not directly participate in the primary photochemical event but functions as an electron acceptor to keep the photoreceptor (possibly a flavin) in the proper oxidation state.