Diauxie

Qualitative Grafik am Beispiel der Diauxie bei Glucose vs. Lactose

Diauxie ist eine Eigenschaft von Mikroorganismen (z. B. Colibakterien), die mehrere Substrate (z. B. Zuckerarten Glucose, Lactose) verwerten können.

Eine Zelle alleine ist meist nicht in der Lage, verschiedene verfügbare Kohlenstoff-Quellen gleichzeitig zu verwerten, deshalb wird zuerst der eine Stoff abgebaut. Dabei bleibt der Metabolismus für den Abbau des zweiten solange ausgeschaltet, bis der erste gänzlich verbraucht ist. Das Phänomen der Diauxie ist vor allem dadurch charakterisiert, dass nach dem Abbau des ersten Nährstoffes eine gewisse Zeit vergeht, bis der Metabolismus des zweiten beginnt. Daraus folgt ein kurzer Wachstumsstillstand.

Auf physiologischer Ebene unterliegt das Phänomen der Diauxie der Katabolitrepression: dasjenige Substrat, das schnelleres Wachstum ermöglicht, bewirkt eine Repression der Bildung derjenigen Enzyme, die zum Abbau des zweiten Substrats benötigt werden. Die Glucose abbauenden Enzyme bei Colibakterien werden ständig produziert und unterliegen nicht der Substratinduktion. Deshalb erfolgt in den meisten Fällen das Wachstum auf Glucose schneller als auf anderen Zuckern (Glucose-Effekt). Auf genetischer Ebene liegt der Diauxie sowohl eine negative als auch eine positive Kontrolle zugrunde. In diesem Zusammenhang wurde das Lactose-Operon sehr ausführlich beschrieben.

Lactose statt Glucose als Substrat führt bei E. coli in etwa zu einer Verdopplung der Teilungszeit. Das durch Lactose ermöglichte Wachstum ist somit deutlich langsamer. lloha