Acetic Acid and Lactic Acid Inhibition of Growth of Saccharomyces Cerevisiae by Different Mechanisms

Abstract

Two strains of Saccharomyces cerevisiae were grown in minimal medium with glucose as the carbon source and with added acetic acid or lactic acid. The intracellular pH (pH_i) of yeast cells was not significantly affected by acetic acid up to a concentration of 0.25% w/v. The pH_i was maintained at a more or less constant value through increased activity of plasma membrane H⁺-adenosinetriphosphatase (H⁺-ATPase), which pumps out protons. With lactic acid at a concentration of 0.4% w/v or higher, the pH_i dropped enough to affect yeast growth. This drop in pH_i was the result of reduced activity of membrane-bound H⁺-ATPase. Cell membrane lipids of yeast cells grown in the presence of 0.5% w/v lactic acid contained considerably reduced levels of the two unsaturated fatty acids palmitoleic and oleic. Changes in the fatty acid composition of cells grown with acetic acid were relatively small. These differences in internal pH, plasma membrane H⁺-ATPase activities, and membrane fatty acid composition all indicate that acetic and lactic acids inhibit the growth of S. cerevisiae by different mechanisms.

RESUMEN

Se crecieron dos cepas de Saccharomyces cerevisiae en medio mínimo con glucosa como fuente de carbono y añadiendo, bien ácido acético, bien ácido láctico. El pH intracelular (pH_i) de las células de levadura no se vio afectado de manera significativa por el ácido acético hasta alcanzar una concentración del 0,25% p/v. El pH_i se mantuvo en un valor más o menos constante mediante el incremento de actividad de la Adenosina Trifosfatasa protónica de la membrana plasmática (H⁺-ATPase), que bombea al exterior protones. La adición de ácido láctico a una concentración del 0,4% p/v o mayor, provocaba la suficiente caída del pH_i como para afectar al crecimiento de la levadura. Esta caída del pH_i era el resultado de la disminución en la actividad de la H⁺-ATPase unida a la membrana. Cuando las células de levadura se crecían en presencia de 0,5% p/v de ácido láctico, los lípidos de su membrana celular contenían niveles bastante reducidos de dos ácidos grasos insaturados: el palmitoleico y el oleico. Los cambios en la composición de ácidos grasos de las células crecidas en presencia de ácido acético fueron relativamente pequeños. Estas diferencias en el pH interno, en las actividades de la H⁺-ATPase de la membrana plasmática y en la composición de los ácidos grasos de la membrana celular, todos juntos indican que el ácido acético y el ácido láctico inhiben el crecimiento de S. cerevisiae a través de mecanismos diferentes.

• Intracellular pH
• Membrane fatty acid composition
• Plasma membrane H⁺-ATPase

Palabras clave:

• pH intracelular
• Composición en ácidos grasos de la membrana
• H⁺-ATPase de la membrana plasmática