Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

кого азота до аммиака, оказавшегося у прокариотов тесно связанным с фиксирующим азот воздуха ферментом нитрогеназой. При этом были затронуты и грибные организмы, в частности дрожжи Rhodotorula glutinis и дефектный по молибденовому компоненту мутант nit-1 Neurospora crassa (Ketchum et al, 1970; Ketchum, Sevilla, 1973; Pan, Nason, 1978).

Ассимиляторная нитратредуктаза эукариотов, осуществляющая двухэлектронное восстановление нитратов в нитриты, оказалась двухкомпонентным комплексом из диафоразы, содержащей как кофакторы у грибов НАДФН (Львов и др., 1980), и терминальной молибденсодержащей нитратредуктазы (табл. 4.4). ПромежуточТаблица 4.4

Характеристика ассимиляторных нитратредуктаз грибов

(Львов и др., 1980)

Вид, нз которого выделена нвтратредук-таза Доноры электронов

Молекул. масса-10~* X

<

X Set

ее ферро-доксин (метил-виологен) Молнб-денат, моль Кофактор Оптимальный рН СубъеднНИЧНЫЙ

состав

Neurospora crassa Rhodotorula gluti nis 230 230 + + + + + + 1,59—1,74 ФАД &557 7—8 7,5 115-Ю-8 130 118,2

ным переносчиком между ними служит цитохром 6557, а вся схема переноса восстановленных эквивалентов на нитрат выглядит следующим образом:

НАДФН ФАД цитохром ЬЬЪ1 -> Мо -* N08.

Днафораза Терминальная

нитратредуктаза

У прокариотов эта цепь ограничена двумя последними компонентами с донором электронов в форме ферродоксина или его химического аналога метилвиологена. Кофакторы молибденсодер-жащих ферментов оказались общими для целого ряда энзимов, таких как нитратредуктаза, ксантиноксидаза, альдегидоксидаза, сульфитоксидаза и ксантиндегидрогеназа (Маккена и др., 1974; Львов и др., 1980). У Neurospora crassa этот кофактор оказался низкомолекулярным (Ketchum, Sevilla, 1973), что подтвердилось при самосборке ее нитратредуктазы (Pan, Nason, 1978), тогда как кофактор, входящий в состав нитрогеназы прокариотов, содержит не менее восьми атомов железа и шести атомов серы на один атом молибдена (Shah, Brill, 1977). Однако молибденовый компонент их нитратредуктазы в 2—4 раза ниже по молекулярной массе, чем у эукариот, и содержит не два, а только один атом молибдена (см. табл. 4.4). Исследования по нитратредуктазам и нитрогеназе еще не закончены и продолжают пополняться новыми сведениями.

Кроме нитратов грибы способны восстанавливать также и органические нитросоединения, например jn-нитрозонитробензол в лс-нитро анилин. Такая реакция описана у Neurospora (Nicholas, 1965), а восстановление л-нитробензола у Aspergillus niger.

У грибов установлено так называемое азотное дыхание, т. е. окисление соединений азота, возможной целью которого является получение энергии, аналогичное подобному процессу у бактерий ннтрификаторов (Nicholas, 1965). Материалом для этого окисления служит аммиак, выделяющийся в результате дезаминирования аминокислот, и обнаруживают эту способность чаще всего у почвенных гифомицетов, обитающих в условиях южных пустынных почв, бедных источниками углерода (Aspergillus flavus, A. wentii> Penicillium atrowenetum). Процесс окисления, видимо, идет у них в направлении, обратном процессу восстановления нитратов, так как среди промежуточных продуктов его обнаруживаются гидрок-силамин и нитрит, а заканчивается процесс образованием нитрата. Впрочем, энергетическое значение этого процесса в настоящее время подвергается сомнению (Мирчинк, 1976).

3. Усвоение органического азота, синтез и использование аминокислот

Органический азот усваивается главным образом в форме аминного азота аминокислот, пептидов и белков. Белки и пептиды перед усвоением расщепляются протеолитическими ферментами, аминокислоты могут усваиваться целиком. Рост грибов лучше обеспечивается смесью аминокислот, чем отдельными из их числа. Неспособны использовать ион NH4+, и нуждаются в готовых аминокислотах некоторые хитридиомицеты и оомицеты, например Blastocladiella emersonii, Sapromyces elongatus и Leptomitus lac-teusy а также Saprolegnia parasitica. Из других групп грибов нуждаются в готовых аминокислотах в основном паразиты, как ОрЫо-bolus graminis или Trichophyton mentagrophytes. Лучше всего они используют содержащий смесь аминокислот гидролизат казеина. Дрожжи также лучше используют аминокислоты, чем ион аммония или нитрат. Бывают случаи, когда усвоение одних аминокислот угнетается присутствием в среде других (Nicholas, 1965). Усвоение аминокислот зависит также от возраста культуры, от рН "Культуральной среды и от концентрации в ней аминокислот, как это было показано методом изотопов для Botrytis fabae.

Аминокислоты с более короткой цепью лучше усваиваются грибами, чем с длинной. Например, аспарагин хорошо усваивается видами рода Aspergillus (Agnihotri, 1966), аланин Fusarium оху-sporum (Said, Harhash, 1966). L-изомеры обычно усваиваются значительно лучше, чем D-изомеры или рацематы, так, это наблюдается у миксомицетов (Cotter, Raper, 1966) или у Phytophthora parasitica и Verticillium albo-atrum, плохо усваивающих D-аланин. D-аминокислоты не могут быть прямо включены в обмен как природные L-формы и обычно используются после их дезаминирования с помощью оксидазы D-аминокислот и трансформируются в кетокислоты, что осуществляется с различной скоростью для разных компонентов их смеси. При усвоении L-аминокислот, видимо, принимает участие система окислительного фосфорилирования, так как ингибиторы этой системы угнетают их потребление.

Такие первичные аминокислоты, как аланин и глютаминовая: кислота, могут накапливаться в мицелии Neurospora crassa в больших количествах (Aurich, 1966), так же как и в уредоспорах.

Puccinia graminis, что может зависеть от отставания процесса их включения в белки по сравнению с их ассимиляцией (Nicholas, 1965). Как единственный источник азота для роста Fusarium oxysporum лучшими аминокислотами являются аспарагиновая, глю-таминовая и (1-аланин, т. е. первичные (Wolf, 1955). Способность использовать их как единственный источник азота может варьировать даже в пределах близких родов. Например, дрожжи из рода Saccharomyces используют как источник азота меньший круг аминокислот, чем дрожжи рода Torula. Амиды соответствующих аминокислот обычно используются лучше, чем они сами. Так, аспара-гин является лучшим источником азота, чем аспартат, в частности для Tricholoma imbricatum, Piricularia oryzae, Leptographium sp. н Phycomyces blakesleeanus. Глютамин хорошо утилизируют Tricholoma gambosum и другие базидиомицеты. Аспарагин способствует развитию перитециев у Diaporthe phaseolarum. Нуждаются в органическом азоте для споруляции и некоторые другие виды, например Alternaria poonensis.

Серосодержащие аминокислоты обычно плохие источники азота, даже для нуждающихся в органическом источнике серы в виде метионина видов Allomyces и Phytophthora (Machlis, Craseman, 1956). Худшими, чем аминокислоты, источниками азота являются нуклеиновые кислоты и их производные. Из числа нуклеиновых оснований Fusarium oxysporum лучше используют пурины, чем пиримидины, пиримидиннуклеозиды, чем пиримидиннуклеотиды, и свободные основания. Так, Fusarium oxysporum лучше утилизирует цитидин и уридин, чем цитидиловую и уридиловую кислоты, и РНК лучше, чем ДНК, a Neurospora одинаково (Wolf, 1955).

Специфичная потребность в определенных аминокислотах встречается у грибов сравнительно редко. Они могут усваивать азот даже из органических нитросоединений, например из нитрированных спиртов, CN- и CNS-групп. Последние группы используют иногда паразитические грибы, если они включаются в состав алкалоидов, свойственных их растениям-хозяевам.

Еще большее влияние, чем на усвоение иона NH4+, на усвоение аминокислот оказывают дикарбоновые кислоты. Например, у Phycomyces blakesleeanus на среде с аргинином вес достигал 43 мг, а при добавке в эту среду 0,1% янтарной кислоты—192 мг. Видимо, при этом легче происходит биосинтез набора аминокислот, образующихся в результате реакции переаминирования и участвующих далее в биосинтезе протеинов. Вторая функция дикарбо-новых кислот состоит в нейтрализации получающегося при дезами-нировании аминокислот избытка аммиака. Сходная причина, т. е. степень легкости использования в реакциях переаминирования, лежит в основе наблюдавшегося. Стейнбергом явления градации степени пригодности аминокислот как единственного источника азота (Steinberg, 1942). Из 22 испытанных им аминокислот наилучшими оказались 7: аланин, аспарагиновая кислота, аргинин, глицин, глютаминовая кислота, пролин и оксипролин, которые были названы первичными. Стейнберг предполагал, что остальные

15 аминокислот, входящие в состав белков, образуются на основе этих семи, что, в общем, соответствует современным представлениям.

Абсолютная специфичная потребность в отдельных аминокислотах у грибов встречается только среди мутантов, а у природных форм главным образом относительная, выражающаяся в улучшении роста в их присутствии. Например, Мисепа rubro-marginata реагирует так на ароматические аминокислоты, тирозин или фе-нилаланин, Cenococcus graniforme — на гистидин, Eremothecium ashbii—на несколько аминокислот при его росте на среде с кислым рН (Nicholas, 1965). Использование аминокислот грибами может осуществляться путем их прямого включения в белки или путем их дезаминирования и переаминирования (Фостер, 1950; Лилли, Барнетт, 1953/рис. 4.2).

1. Окислительное дезамииироваиие:

RC*H (NH2) COOHi^?-* RC'OCOOH + NH3

Кетокислоты

Пример:

СНз^>снснас*н (nh2) соон-* СНз\снсн2с*осоон + NH3

СН/ Лейции СН3' а-Кетоизокапроиовая кислота

С последующим окислительным декарбоксилированием (в общей форме): R —JCH (NHj) СООН + Оа -* RCOOH + NH3 + С02

2. Гидролитическое дезамииироваиие:

R — IC*H (NHa) СООН ±Ё*2^ RC*H (ОН) СООН + NH3

Оксикислоты

3. Деэамииироваиие с гидролизом н декарбоксилированием:

R — С*Н (NHj) СООН ±***9_* RC*H2OH + С03 + NH8

Спирт

Пример (получение сивушного масла):

СНз^)снсн2сн (nh2) соон+н2о ~+ СНз\снсн2сн2он + С04 + NH3

СН8^ Лейции СН3^ Изоамиловый спирт

Рис. 4.2. Пути использования аминокислот грибами

Для синтеза белков цитоплазмы очень важен процесс транс-аминирования (или переаминирования), к

страница 21
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

Скачать книгу "Физиология и биохимия грибов" (2.13Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.09.2019)