Crabtree effekt
Crabtree -effekten , uppkallad efter den engelske biokemisten Herbert Grace Crabtree, beskriver fenomenet där jästen, Saccharomyces cerevisiae , producerar etanol (alkohol) under aeroba förhållanden vid höga externa glukoskoncentrationer snarare än att producera biomassa via trikarboxylsyran (TCA ) vanlig process som sker aerobt i de flesta jästsvampar, t.ex. Kluyveromyces spp. Detta fenomen observeras i de flesta arter av släktena Saccharomyces , Schizosaccharomyces , Debaryomyces, Brettanomyces , Torulopsis, Nematospora och Nadsonia . Ökande koncentrationer av glukos påskyndar glykolysen (nedbrytningen av glukos) vilket resulterar i produktion av avsevärda mängder ATP genom fosforylering på substratnivå . Detta minskar behovet av oxidativ fosforylering som görs av TCA-cykeln via elektrontransportkedjan och minskar därför syreförbrukningen. Fenomenet tros ha utvecklats som en konkurrensmekanism (på grund av etanolens antiseptiska natur) vid den tidpunkt då de första frukterna på jorden föll från träden. Crabtree-effekten fungerar genom att undertrycka andning via fermenteringsvägen , beroende på substratet.
Etanolbildning i Crabtree-positiva jästsvampar under strikt aeroba förhållanden ansågs först vara orsakad av dessa organismers oförmåga att öka andningshastigheten över ett visst värde. Detta kritiska värde, över vilket alkoholjäsning sker, är beroende av stammen och odlingsförhållandena. Nyare bevis visade att förekomsten av alkoholjäsning inte i första hand beror på en begränsad andningskapacitet, utan kan orsakas av en gräns i Gibbs cellulära energiförlusthastighet .
För S. cerevisiae under aeroba förhållanden resulterade inte glukoskoncentrationer under 150 mg/L i etanolproduktion. Över detta värde bildades etanol med hastigheter som ökade upp till en glukoskoncentration av 1000 mg/L. Över 150 mg/L glukos uppvisade organismen således en Crabtree-effekt.
Det var studiet av tumörceller som ledde till upptäckten av Crabtree-effekten. Tumörceller har en liknande metabolism, Warburg-effekten , där de gynnar glykolys framför den oxidativa fosforyleringsvägen .
Vidare läsning
- Crabtree HG (1928). "Kolhydratmetabolismen av vissa patologiska överväxter" . Biochem. J . 22 (5): 1289–98. doi : 10.1042/bj0221289 . PMC 1252256 . PMID 16744142 .