Cometabolism (original) (raw)
Cometabolism is defined as the simultaneous degradation of two compounds, in which the degradation of the second compound (the secondary substrate) depends on the presence of the first compound (the primary substrate). This is in contrast to simultaneous catabolism, where each substrate is catabolized concomitantly by different enzymes. Cometabolism occurs when an enzyme produced by an organism to catalyze the degradation of its growth-substrate to derive energy and carbon from it is also capable of degrading additional compounds. The fortuitous degradation of these additional compounds does not support the growth of the bacteria, and some of these compounds can even be toxic in certain concentrations to the bacteria.
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| dbo:abstract | Als Cometabolismus wird die Verstoffwechslung eines Substrats durch eine Zelle bzw. einen Mikroorganismus bezeichnet, bei dem die Zelle weder Energiegewinn aus dem Stoffwechsel bezieht noch die Produkte dieses Stoffwechsels (Metabolite) weiter verwerten kann. Dabei findet dieser Stoffwechselvorgang im Regelfall parallel zur Verstoffwechslung eines anderen Wachstumssubstrats statt, von dem die Zelle tatsächlich profitiert. Der eigentlich für die Zelle nutzlose Stoffwechsel wird im Regelfall durch die Anwesenheit unspezifischer Enzyme verursacht. Da man zwar immer einen weiteren nutzbringenden Stoffwechselvorgang vermutet, aber nicht in allen Fällen kennt bzw. nachweisen kann, spricht man auch ohne Kenntnis eines solchen von Cometabolismus. Cometabolismus führt zur Bildung sogenannter Dead-end-Metabolite, also Stoffwechselprodukten, deren weitere Verstoffwechslung nicht mehr möglich ist, meist weil die nachfolgenden Aktivitäten spezifischer sind als die vorausgehende cometabolische Transformation. Gelingt der Zelle nicht, diese Dead-End-Metabolite auszuschleusen und sind diese toxisch, führt dies zum Zelltod. In manchen Fällen kann ein solcher Metabolit anderen Mitgliedern einer Lebensgemeinschaft als Wachstumssubstrat dienen. Eine besondere Rolle spielen Cometabolismen beim Abbau von Xenobiotika und damit bei der Bodensanierung. Zu beachten ist dabei, dass durch die Entstehung der Dead-end-Metabolite nicht gesichert ist, dass das Endprodukt weniger toxisch ist als die Ausgangsverbindung. (de) Cometabolism is defined as the simultaneous degradation of two compounds, in which the degradation of the second compound (the secondary substrate) depends on the presence of the first compound (the primary substrate). This is in contrast to simultaneous catabolism, where each substrate is catabolized concomitantly by different enzymes. Cometabolism occurs when an enzyme produced by an organism to catalyze the degradation of its growth-substrate to derive energy and carbon from it is also capable of degrading additional compounds. The fortuitous degradation of these additional compounds does not support the growth of the bacteria, and some of these compounds can even be toxic in certain concentrations to the bacteria. The first report of this phenomenon was the degradation of ethane by the species Pseudomonas methanica. These bacteria degrade their growth-substrate methane with the enzyme methane monooxygenase (MMO). MMO was discovered to be capable of degrading ethane and propane, although the bacteria were unable to use these compounds as energy and carbon sources to grow. Another example is Mycobacterium vaccae, which uses an alkane monooxygenase enzyme to oxidize propane. Accidentally, this enzyme also oxidizes, at no additional cost for M. vaccae, cyclohexane into cyclohexanol. Thus, cyclohexane is co-metabolized in the presence of propane. This allows for the commensal growth of Pseudomonas on cyclohexane. The latter can metabolize cyclohexanol, but not cyclohexane. (en) |
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