Entwicklung alternativer Methoden zur Nukleotid- Analytik in der ...

1. Einleitung 4
auch das Zellwachstum. Mehrere Autoren haben beschrieben, daß sich das
Wachstumsverhalten pflanzlicher und tierischer Zellen über die Bestimmung
verschiedener intrazellulärer Nukleotidpools kontrollieren läßt (Meyer und Wagner,
1985; Ryll und Wagner, 1992). Diese Zusammenhänge wurden bei Untersuchungen
mit Prokaryonten (Escherichia coli) nicht wieder gefunden, jedoch änderten sich die
extrazellulären Konzentrationen der Nukleobasen Uracil und Xanthin mit dem
Wachstumsverhalten dieser Zellen (Rinas et al., 1995).
1.3.2 Adenylate Energy Charge (AEC)
Der 1967 von Atkinson und Walton eingeführte dimensionslose Adenylate
Energy Charge (AEC), der auch als Energieladung der Zelle bezeichnet wird,
spiegelt die Phosphatbeladung des Adenylatpools wieder:
( ATP + 0,5⋅
ADP)
( ATP + ADP + AMP)
AEC = (1)
(ATP: Adenosintriphosphat; ADP: Adenosindiphosphat; AMP: Adenosinmonophosphat)
Eine Kopplung dieser Poolgröße mit dem Wachstumsverhalten wurde bei
Escherichia coli-Kultivierungen nachgewiesen (Ryll, 1992). So konnte die exponen-
tielle Wachstumsphase durch eine konstante Energieverfügbarkeit charakterisiert
werden, die bei höheren Zelldichten und bei Substratlimitierung abnahm. Wurde die
Wachstumsrate anschließend gesteuert, konnte die Energieladung wieder
regeneriert werden, wodurch sich die Umstellung der Zellphysiologie auf die veränderten
Kulturbedingungen verdeutlichte. Ergebnisse früherer Untersuchungen
führten zu der Vermutung, daß Zellen mit einer Energieladung von weniger als 0,5
nicht lebensfähig sind (Chapman et al., 1971). Jedoch wurde später diese Annahme
widerlegt, indem bewiesen wurde, daß Zellen mit AEC-Werten bis hinunter zu 0,1 bei
geeigneten Kultivierungsbedingungen noch regenerierbar waren (Barrette et al.,
1988). Ein Grenzwert des AEC, bei dessen Unterschreitung die Zellen nicht weiter
lebensfähig sind, wurde jedoch nicht genauer definiert.