Metabolomanalyse zur Untersuchung der Dynamik im ...

3. Theoretische Grundlagen
Abbildung 3.1.: Rasterelektronenmikroskopische Darstellung von E. coli Zellen mit einer
Bildbreite von 9,5 µm[129].
oder bei der Glukoseaufnahme in Zymomonas mobilis, wo der Glukose Facilitator (Glf) den
Transport durch die Cytoplasmamembran vermittelt. Für beide Diffusionsmechanismen gilt
jedoch, dass die zellinterne Konzentration immer kleiner gleich der äußeren Konzentration
bleibt. Beim aktiven Transport wird das zu transportierende Molekül durch ein spezifisches
Transportprotein in der Membran unter Energieverbrauch in die Zelle geschleust. Das Molekül
bleibt dabei chemisch unverändert und kann auch gegen den Konzentrationsgradienten
in die Zelle transportiert werden. Die Gruppentranslokation ist dem aktiven Transport
sehr ähnlich, nur wird das Substrat beim Transport modifiziert und chemisch verändert
in die Zelle eingebracht. Das ist z.B. bei Glukose in E. coli der Fall, die durch ein spezifisches
Phosphoenolpyruvat:Glukose Phosphotransferasesystem (PEP–PTS) als aktiviertes
Zuckerphosphat in die Zelle gelangt. Wie beim aktiven Transport erfolgt auch die Gruppentranslokation
unter Energieverbrauch und kann gegen einen Gradienten verlaufen [145].
Beim aktiven Transport, wie auch bei der Gruppentranslokation, kann daher die zellinterne
Konzentration größer sein als die äußere Konzentration. E. coli verfügt über eine Vielzahl
von PTS–Systemen, mit denen eine Reihe von Kohlenhydraten selektiv aufgenommen werden
können.
3.1.3. Glukose Aufnahme via Phosphotransferase–System (PTS)
Der Transport von Glukose wie auch von anderen Kohlenhydraten in die Zelle erfolgt
über das Phosphoenolpyruvat (PEP) abhängige Phosphotransferase System, bei dem
es sich mechanistisch um eine Gruppentranslokation handelt. In E. coli sind bisher 16
Phosphotransferase Systeme bekannt [137]. Sie sind nicht nur für den Transport von
Kohlenhydrat–Substraten verantwortlich, sondern übernehmen auch regulatorische Funk-
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