Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie: Band 23, Heft 2 [Reprint 2021 ed.] 9783112565964, 9783112565957

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ZEITSCHRIFT FÜR ALLGEMEINE MIKRO-BIOLOGIE AN INTERNATIONAL JOURNAL ON MORPHOLOGY, PHYSIOLOGY, GENETICS, AND ECOLOGY OF MICROORGANISMS BAND 23 • 1983 • HEFT 2

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN ISSN 0044-2208

Z. Allg. Mikrobiol., Berlin 23 (1Ö83) 2, 7 3 - 1 4 4

EVP 2 0 , - M

Z E I T S C H R I F T FÜR ALLGEMEINE MIKROBIOLOGIE VOLUME 23

1983

NUMBER 2

CONTENTS Kinetics of citrate-isocitrate overproduction by Saccharomycopsis lipolytica in glucose media and specific activities of the enzymes

D. FRANKE-RINKER, AND E . NÖCKEL

Lysogeny and lysogenic conversion in methylotrophic bacteria. I. Evidence of the lysogenic state of the facultative metlianol-assimilating strain Acetobacter MB 58/1 and characterization of its temperate phage MO 1

L . WÜNSCHE, KIESEL

U.

H . FISCHER

BEHRENS 75 AND

B. 81

S h o r t Notes Direct selection of active Claviceps plates

colonies on agar

V . GABERC-POREKAB, M . D I D E K BRUMEC AND H . SOCIC

95

G. H E S S E

99

Critical comments on energy balances of microbial processes calculated after dichromate oxidation Review Nucleoside polyphosphates: occurrence, metabolism, and function Book Reviews

K . RIEDEL

103

143

ZEITSCHRIFT FÜR ALLGEMEINE MIKRO - BIOLOGIE AN I N T E R N A T I O N A L JOURNAL ON MORPHOLOGY, PHYSIOLOGY, GENETICS, AND ECOLOGY OF MICROORGANISMS

H E R A U S G E G E B E N VON

G. F. Gause, Moskau 0 . Hoffmann-Ostenhof, Wien A. A. Imseneckii, Moskau R. W. Kaplan, Frankfurt/M. F. Mach, Greifswald 1. Mälek, Prag C. Weibull, Lund

unter der Chefredaktion von W. Schwartz, Braunschweig und U. Taubeneck, Jena

U N T E R M I T A R B E I T VON

J . H. Becking, Wageningen H. Böhme, Gatersleben M. Girbardt, Jena S. I. Kusnecov, Moskau O. Necas, Brno C. H. Oppenheimer, Port Aransas N. Pfennig, Göttingen I. L. Rabotnova, Moskau A. Schwartz, Wolfenbüttel

BAND 23 • 1983 • HEFT 2

REDAKTION

U. May, Jena

AKADEMIE-VERLAG BERLIN

Die Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie soll dazu beitragen, Forschung und internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Mikrobiologie zu fördern. Es werden Manuskripte aus allen Gebieten der allgemeinen Mikrobiologie veröffentlicht. Arbeiten über Themen aus der medizinischen, landwirtschaftlichen, technischen Mikrobiologie und aus der Taxonomie der Mikroorganismen werden ebenfalls aufgenommen, wenn sie Fragen von allgemeinem Interesse bebehandeln. Zur Veröffentlichung werden angenommen: Originalmanuskripte, die in anderen Zeitschriften noch nicht veröffentlicht worden sind und in gleicher Form auch nicht in anderen Zeitschriften erscheinen werden. Der Umfang soll höchstens IV2 Druckbogen (24 Druckseiten) betragen. Bei umfangreicheren Manuskripten müssen besondere Vereinbarungen mit der Schriftleitung und dem Verlag getroffen werden. Kurze Originalmitteilungen über wesentliche, neue Forschungsergebnisse. Umfang im allgemeinen höchstens 3 Druckseiten. Kurze Originalmitteilungen werden beschleunigt veröffentlicht. Kritische Sammelberichte und Buchbesprechungen nach Vereinbarung mit der Schriftleitung. Bezugsmöglichkeiten der Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie: Bestellungen sind zu richten — in der DDK an eine Buchhandlung oder an den Akademie-Verlag, DDR-1086 Berlin, Leipziger Straße 3 - 4 — im sozialistischen Ausland an eine Buchhandlung für fremdsprachige Literatur oder an den zuständigen Postzeitungsvertrieb — in der BRD und Berlin(West) an eine Buchhandlung oder an die Auslieferungsstelle KUNST UND WISSEN, Erich Bieber, D-7000 Stuttgart 1, Wilhelmstraße 4 - 6 — in den übrigen westeuroäpischen Ländern an eine Buchhandlung oder an die Auslieferungsstelle KUNST UND WISSEN, Erich Bieber GmbH, CH-8008 Zürich, Dufourstraße 51 — im übrigen Ausland an den Internationalen Buch- und Zeitschriftenhandel; den Buchexport, Volkseigener Außenhandelsbetrieb der Deutschen Demokratischen Republik, DDR-7010 Leipzig, Postfach 160, oder an den Akademie-Verlag, DDR-1086 Berlin, Leipziger Straße 3—4. Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie Herausgeber: Im Auftrag des Verlages von einem internationalen Wissenschaftlerkollektiv herausgegeben. Verlag: Akademie-Verlag,DDR-1086Berlin,Leipziger S t r a ß e 3 - 4 ; Fernruf: 2 23 62 29 oder 2236221 Telex-Nr.: 114420; Bank: Staatsbank der DDR, Berlin, Kto-Nr.: 6836-26-20712. Chefredaktion: Prof. Dr. U D O TATJBENECK Prof. Dr. W I L H E L M SCHWABTZ Anschrift der Redaktion: Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie der Akademie der Wissenschaften, DDR-6900 Jena, Beutenbergstr. 11; Fernruf: Jena 885614; TelexNr.: 058621. Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1306 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Gesamtherstellung: VEB Druckerei „Thomas Müntzer", DDR-5820 Bad Langensalza. Erscheinungsweise: Die Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie erscheint jährlich in einem Band mit 10 Heften. Bezugspreise je Band 250,—M zuzüglich Versandspesen (Preis für die DDR 200,-M). Preis je Heft 2 5 , - M (Preis für die DDR 2 0 , - M ) . Urheberrecht: Alle Rechte vorbehalten, insbesondere die der Übersetzung. Kein Teil dieser Zeitschrift darf in irgendeiner Form — durch Photokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert werden. — All rights reserved (including those of translations into foreign languages). No part of this issue may be reproduced in any form, by photoprint, microfilms or any other means, without written permission from the publishers. Erscheinungstermin: März 1983 Bestellnummer dieses Heftes 1070/23/2 © 1982 by Akademie-Verlag Berlin. Printed in the German Democratic Republic. AN (EDV) 75218

Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie

23

1983

75-80

(Institut für technische Chemie der Akademie der Wissenschaften der DDR, Leipzig, Direktor: Prof. Dr. sc. nat. M. RINGPFEIL)

Enzymatische Untersuchungen zur Citrat-Isocitrat-Akkumulation bei Hefen mit Glucose als C-Quelle D . FRANKE-RINKER, U . BEHRENS u n d E . NÖCKEL

(Eingegangen

am 27.

5.1982)

The connection between the kinetics of citrate-isocitrate overproduction by Saccharomycopsis lipolytica in glucose media and the specific activities of the enzymes being related to overproduction has been investigated. The specific activities of citrate synthase, aconitate hydratase, NAD + linked and NADP+-linked isocitrate dehydrogenase decline significantly after exhaustion of the nitrogen source, whereas the activity of the pyruvate carboxylase remains relatively constant and corresponds to changes of the production rate. The results are compared with those obtained by fermentations in w-alkane media and discussed in relation to mechanisms of overproduction.

Untersuchungen zum Wachstum sowie zur Kinetik der Citrat- und Isocitrat-Überproduktion aus Glucose durch Hefen und zu damit in Verbindung stehenden Veränderungen der spezifischen Aktivitäten von Enzymen des Tricarbonsäurezyklus und des Glyoxylatzyklus führten zur Erkenntnis von grundlegenden Unterschieden zur Überproduktion aus W-Alkanen. MARCHAL, et al. (1977a) fanden bei Saccharomycopsis lipolytica mit Glucose geringere auf den Kohlenstoff bezogene Ausbeuten an Citronenund Isocitronensäure als mit w-Alkanen, was die Autoren auf die höhere Energieausbeute bei der Oxidation der w-Alkane bis zur Stufe des Acetyl-CoA zurückführten. Entsprechend fanden sie bei Fermentationen in Glucose-Medien einen höheren Durchsatz durch den Tricarbonsäurezyklus, was durch eine höhere Aktivität der NADICDH 1 ) angezeigt wurde (MARCHAL et al. 1977b). Losmow et al. (1976) fanden ebenfalls bei Candida lipolytica mit Glucose als Substrat eine höhere spezifische Aktivität für die NAD-ICDH, während die spezifische Aktivität der NADP-1CDH keinen Unterschied aufwies. Die Aktivitäten der CS und ACH waren bei Glucose 2- bzw. l,5fach geringer als bei w-Alkanen als C-Quelle. Während bei Wachstum auf Hexadecan die Aktivitäten der ICL und MS sehr hoch waren, waren die Enzyme auf Glucose fast nicht mehr nachweisbar. GLAZUNOWA U. FLNOGENOWA ( 1 9 7 6 ) führen die Überproduktion von Citronensäuren auf die hohe Aktivität der CS im Vergleich zu den anderen TricarbonsäurezyklusEnzymen und das höhere Verhältnis von ausgeschiedener Citronensäure : Isocitronensäure auf Glucose auf den Abfall der spezifischen Aktivität der ACH in der Idiophase zurück. Aussagen über die anaplerotische Sequenz der Oxalacetatnachlieferung sind in der Literatur noch sehr widersprüchlich. Beim Wachstum von C. guilliermondii sowohl mit Glucose als auch mit w-Alkanen als C-Quelle bestimmten W E S S E L O W et al. (1974) für die Pyruvatcarboxylase eine fast gleichgroße Aktivität.

Verwendete Abkürzungen: ACH Aconitase (E. C. 4. 2.1.3.), CS Citratsynthase (E. C. 4.1.3.7.), ICL Isocitratlyase (E. C. 4.1.3.1.), MS Malatsynthase (E. C. 4.1.3.2.), N A D - I C D h NAD-spez. Isocitratdehydrogenase (E. C. 1.1.1.41.), NADP-ICDH NADP-spez. Isocitratdehydrogenase (E. C. 1.1.1.42.), PC Pyruvatcarboxylase (E. C. 6.4.1.1.), pH«^»©O5O5pHp-;e0 M5 ei oo ei oo «5cocoeooo-^io5^ii>copH© Ti IO l£5 Tf co ^ © co co e^ co © © a; io t> os co io co'eit>pHt> t~^icocoiococococoe*oo'ej |

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98

V . GABERC-POREKAR, M. DIDEK-BRUMEC

and H . S0616

When following the growth of colonies on agar plates the first noticable fluorescence appeared after 8 days of cultivation and became more intense with aging of colonies. After extracting the colonies and quantitative estimation of ergot alkaloids it was found that stronger fluorescence corresponded to higher alkaloid yield (Table 1). Selection on the above fluorescence intensity is reliable only when colonies are not pigmented, of course, otherwise all chromophore groups will absorb in the UV light. B y comparing the colonies of the same origin, growing on the standard agar medium and agars with fluorescent indicators added, it was concluded that fluorescein as well as 2',7'-dichlorofluorescein had no influence on the alkaloid production in submerged cultures, neither on quantity (Table 2) nor on the composition of alkaloids formed (Table 3). I t means that such low concentration of fluorescein (0.075 mM) or 2',7'dichlorofluorescein (0.067 mM) did not inhibit the growth neither the productivity of the fungus Glaviceps as it was reported by some investigators (PAZ0UT0VAei al. 1980), who, however, added fluorescein into submerged culture medium in much larger concentration. The method described was successfully applied for testing colonies of the non sporulating strain of Claviceps purpurea. Presumably this technique can also be applied for all Glaviceps strains capable of forming alkaloids during their growth on solid medium.

Acknowledgement The financial support of Research Community of Slovenia is gratefully acknowledged.

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mination of ergot alkaloids. III. The total assay of the alkaloids. Chromatographia, 10,147 — 150. Mailing address: Dr. HELENA S0C1C Boris Kidrii Institute of Chemistry 61000 Ljubljana, Yugoslavia

Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie

Kurze

23

1983

99-102

Originalmitteilung

(Akademie der Wissenschaften der DDR, Forschungszentrum für Molekularbiologie und Medizin, Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie, Jena, Direktor: Prof. Dr. U. T A U B E N E C K )

Bemerkungen zur Chemie der Aufstellung von Energiebilanzen mikrobieller Prozesse G. HESSE

(Eingegangen

am 20.

7.1982)

Attention is directed to some problems which arise establishing energy balances of microbial processes after oxidation of biomass and fermentation liquors with dichromate. Reduction equivalents of unknown protein and the heterogenous pool of cell mass cannot be calculated agreeing to their real composition. Furthermore, oxidation of such material seems to be incomplete.

In jüngerer Zeit sind u. a. in dieser Zeitschrift (NIKOLAJEWSKI et al. 1 9 8 1 ) und von amerikanischen Autoren (HARRIS U. ADAMS 1 9 7 9 ) Arbeiten erschienen, die sich mit der Aufstellung von Energiebilanzen für mikrobielle Prozesse beschäftigen. Es wird dazu methodisch eine durch Silbersulfat katalysierte Dichromatoxydation der Biomasse, des Substrats und der Stoffwechselprodukte benutzt. Dieses Vorgehen ist eine Adaption des „chemical oxygen demand"-Testes für Abwässer (DOBBS U. WILLIAMS 1 9 6 3 ) . NIKOLAJEWSKI et al. ( 1 9 8 1 ) geben für den Fall aeroben mikrobiellen Wachstums dazu thermodynamische Ableitungen und berechnen einen Energiekoeffizienten (YE), der als Kennzahl für die thermodynamische Effizienz des untersuchten mikrobiellen Prozesses zu betrachten ist. Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Methode und deren thermodynamische Auswertung ist die Vollständigkeit der Oxydation der Vielzahl der chemisch unterschiedlichen Verbindungen, die rechnerisch indirekt in die Bilanzbetrachtung eingehen. Frühere Untersuchungen (DAWES et al. 1 9 7 1 ) , solche von HARRIS und ADAMS ( 1 9 7 9 ) , von NIKOLAJEWSKI et al. ( 1 9 8 1 ) und eigene Befunde zeigen übereinstimmend, daß das u. a. für definierte Kohlenhydrate, Lipide und Aminosäuren zutrifft. Für Proteine bekannter und unbekannter Zusammensetzung und noch mehr für die chemisch heterogene Biomasse gilt das nach unseren Untersuchungen aber nur mit Einschränkungen (Tab. 1). Wir fanden für einige definierte Proteine folgende Oxydationsraten: Lysozym 94%, Ovalbumin 91%, Aldolase 92% und Cytochrom C 91% (bei Einwaagen um 4 mg). Dabei sind alle experimentell ermittelten Oxydationsraten eher zu hoch als zu niedrig. Die CHNO-Elementaranalyse (nach HARRIS u. WILLIAMS 1 9 7 9 ) beschreibt die Zusammensetzung von Proteinen, besonders aber die des Verbindungspools der Biomasse, nur ungenügend. Es bleiben z. B. Halogene, Phosphor, Schwefel und Kationen in der Summenformel unberücksichtigt; die aus der Halbgleichung (Tab. 1) ermittelte theoretisch oxydierte Masse an Probe ist zu hoch. Ferner ist in der Oxidasche (P 2 0 6 , Sulfat (aus SH-Gruppen), Na 2 0, usw.) Sauerstoff der „CHNO-Analyse" enthalten, der vom oxydierenden Chromat zusätzlich geliefert werden muß, ohne daß er quantifizierbar wäre. Wie Tabelle 1 zeigt, ist selbst die Oxydation des kristallinen, nahezu aschefreien Rinderserumalbumins nicht vollständig. Im Proteinverband befindliche Amino-

Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie

Kurze

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1983

99-102

Originalmitteilung

(Akademie der Wissenschaften der DDR, Forschungszentrum für Molekularbiologie und Medizin, Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie, Jena, Direktor: Prof. Dr. U. T A U B E N E C K )

Bemerkungen zur Chemie der Aufstellung von Energiebilanzen mikrobieller Prozesse G. HESSE

(Eingegangen

am 20.

7.1982)

Attention is directed to some problems which arise establishing energy balances of microbial processes after oxidation of biomass and fermentation liquors with dichromate. Reduction equivalents of unknown protein and the heterogenous pool of cell mass cannot be calculated agreeing to their real composition. Furthermore, oxidation of such material seems to be incomplete.

In jüngerer Zeit sind u. a. in dieser Zeitschrift (NIKOLAJEWSKI et al. 1 9 8 1 ) und von amerikanischen Autoren (HARRIS U. ADAMS 1 9 7 9 ) Arbeiten erschienen, die sich mit der Aufstellung von Energiebilanzen für mikrobielle Prozesse beschäftigen. Es wird dazu methodisch eine durch Silbersulfat katalysierte Dichromatoxydation der Biomasse, des Substrats und der Stoffwechselprodukte benutzt. Dieses Vorgehen ist eine Adaption des „chemical oxygen demand"-Testes für Abwässer (DOBBS U. WILLIAMS 1 9 6 3 ) . NIKOLAJEWSKI et al. ( 1 9 8 1 ) geben für den Fall aeroben mikrobiellen Wachstums dazu thermodynamische Ableitungen und berechnen einen Energiekoeffizienten (YE), der als Kennzahl für die thermodynamische Effizienz des untersuchten mikrobiellen Prozesses zu betrachten ist. Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Methode und deren thermodynamische Auswertung ist die Vollständigkeit der Oxydation der Vielzahl der chemisch unterschiedlichen Verbindungen, die rechnerisch indirekt in die Bilanzbetrachtung eingehen. Frühere Untersuchungen (DAWES et al. 1 9 7 1 ) , solche von HARRIS und ADAMS ( 1 9 7 9 ) , von NIKOLAJEWSKI et al. ( 1 9 8 1 ) und eigene Befunde zeigen übereinstimmend, daß das u. a. für definierte Kohlenhydrate, Lipide und Aminosäuren zutrifft. Für Proteine bekannter und unbekannter Zusammensetzung und noch mehr für die chemisch heterogene Biomasse gilt das nach unseren Untersuchungen aber nur mit Einschränkungen (Tab. 1). Wir fanden für einige definierte Proteine folgende Oxydationsraten: Lysozym 94%, Ovalbumin 91%, Aldolase 92% und Cytochrom C 91% (bei Einwaagen um 4 mg). Dabei sind alle experimentell ermittelten Oxydationsraten eher zu hoch als zu niedrig. Die CHNO-Elementaranalyse (nach HARRIS u. WILLIAMS 1 9 7 9 ) beschreibt die Zusammensetzung von Proteinen, besonders aber die des Verbindungspools der Biomasse, nur ungenügend. Es bleiben z. B. Halogene, Phosphor, Schwefel und Kationen in der Summenformel unberücksichtigt; die aus der Halbgleichung (Tab. 1) ermittelte theoretisch oxydierte Masse an Probe ist zu hoch. Ferner ist in der Oxidasche (P 2 0 6 , Sulfat (aus SH-Gruppen), Na 2 0, usw.) Sauerstoff der „CHNO-Analyse" enthalten, der vom oxydierenden Chromat zusätzlich geliefert werden muß, ohne daß er quantifizierbar wäre. Wie Tabelle 1 zeigt, ist selbst die Oxydation des kristallinen, nahezu aschefreien Rinderserumalbumins nicht vollständig. Im Proteinverband befindliche Amino-

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