Silicium-Stoffwechsel bei Mikroorganismen

Zusammenfassung

Die Verteilung von Kiselsäurekomponenten auf verschiedene Zellfraktionen von Proteus mirabilis wurde nach Inkubation der Bakterien in verschiedenen Silicat-haltigen Medien bestimmt. Die Si-Konzentration sowohl der Zellwände und des Extraktes als auch der aus dem Extrakt erhaltenen Fraktionen („Protein”-Fraktion und Alkohol-Äther-lösliche Fraktion) ist abhängig von den Konzentrationsbedingungen: Bei Inkubation der Bakterien in Si-Lösungen mit Glucose oder Glucose, Nitrat und Phosphat ergeben sich für die Zellwände viel höhere Si-Konzentrationen als beim Fehlen der Glucose im Inkubationsmedium. Werden abgetötete Zellen verwendet, so findet sich keine Kieselsäure in den Zell-wänden, wohl aber in beiden Fraktionen des zell-freien Extraktes

Die „Protein”-Fraktion enthält wasserlösliche Kieselsäurekomponenten, die durch Hydrolyse in „molybdat-aktive” Kieselsäure und Hexosen zerfallen. Der Hauptanteil der Hexosesilicat-Ester wird in den ersten 5 min der nach 20 min beendeten Reaktion hydrolysiert, wobei sowohl reduzierende Verbindungen als auch Furfurol-bildende Kohlenhydrate auftreten. Aufgrund der Zunahme der freien Kieselsäure während der Hydrolyse liegen KH-Kieselsäure-Ester auch in der EES-Fraktion vor. Signifikante Mengen dieser Kieselsäure-Ester werden nur dann gebildet, wenn die Bakterien in Si-Lösungen inkubiert werden, die zugleich auch Glucose enthalten.

Summary

The distribution of silicon compounds in several cell fractions of Proteus mirabilis has been followed after incubation of the bacteria in different silicate containing solutions. The concentration in the cell walls, cell extracts as well as the ethanol-ether soluble (EES) and the protein fraction, both derived from the cell-free extract, depends on the kind of media used for incubation:

After incubation of the bacteria in silicate solutions containing glucose alone, or glucose, nitrogen and phosphate compounds, the incorporation of Si into the cell walls is much higher than in the absence of glucose. Inactivated cells fail to incorporate the element into the cell walls but accumulate it in both fractions of the cell-free extract. The alcohol-ether insoluble fraction contains water soluble silicon compounds, which upon hydrolysis release „molybdate-active” silicic acid and hexoses. The main portion of these hexose-silicate esters are split during the first five minutes, while it takes about 20 min to complete the hydrolysis. Both furfurolforming sugars and reducing substances have been shown to appear during this reaction. Silicon linked to carbohydrates has also been shown to be present in the EES fraction, according to the increase of free silicic acid during hydrolysis. These esters are formed in significant amounts only after incubating the bacteria in silicate solutions containing glucose, but not in glucose-free media.