Effect of sulfite or nitrite on the ATP content and the carbohydrate metabolism in yeast

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Abstract
Konzentrationen von Sulfit oder Nitrit um 0.5 mmol bewirken bei der Inkubation mit Hefe bei pH 3,6 in wenigen Minuten einen starken Abfall der ATP-Konzentration in den Zellen. Unter diesen Bedingungen wird die alkoholische Gärung durch Sulfit oder Nitrit gehemmt. Der Alkoholabbau unter aeroben Bedingungen ist empfindlicher gegen Nitrit als gegen Sulfit. Dies deutet auf eine höhere Empfindlichkeit der Atmungskette gegenüber Nitrit als gegenüber Sulfit. Unter 15 verschiedenen Enzymen, deren Aktivität nach der Inkubation von Hefezellen mit Sulfit oder Nitrit in Extrakten bestimmt wurde, erwies sich Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase als am empfindlichsten. Die Analyse stationärer Konzentrationen von Zwischenprodukten der alkoholischen Gärung in intakten Hefezellen unter der Einwirkung von Sulft oder Nitrit deutet auf Blokkade bei der Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase-Reaktion. Außerdem erhöht Sulfit die intrazelluläre stationäre Konzentration von Glycerinaldehyd-3-phosphat 10 bis 100 fach gegenüber den Konzentrationen bei Abwesenheit von Sulfit. In-vitro-Versuche über die Beeinflussung des von Triosephosphat-Isomerase oder Aldolase katalysierten Gleichgewichts ergaben bei Gegenwart von Sulfit eine Verschiebung dieser Gleichgewichte in Richtung Glycerinaldehyd-3-phosphat durch Komplexbildung dieser Substanz mit Sulfit. Low concentrations of sulfite or nitrite (about 0.5 mmol) when applied at pH 3.6, caused a rapid and drastic decrease of the concentration of ATP in yeast cells. Under these conditions, alcoholic fermentation was inhibited by sulfite and to a lesser extent by nitrite. Ethanol consumption under aerobic conditions was shown to be more sensitive to nitrite than to sulfite. This indicates a higher sensitivity of respiratory processes to nitrite than to sulfite. Among 15 enzyme activities assayed in extracts from yeast cells after incubation with sulfite or nitrite, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase was shown to be the most sensitive. Analysis of the steady-state concentrations of intermediates of alcoholic fermentation in intact yeast cells also implies inhibition by sulfite or nitrite of the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase step of fermentation. In contrast to nitrite, sulfite had an additional effect by accumulating the intracellular steady state concentration of glyceraldehyde-3-phosphate 10 to 100-fold over the concentration in the absence of sulfite.In vitro studies on the equilibrium catalyzed by triosephosphate isomerase or aldolase confirmed the postulated shift of equilibrium concentrations by a formation of complex of glyceraldehyde-3-phosphate with sulfite.