авители почти всех этих витаминов (кроме К и Е) обнаружены у грибов, и они синтезируют их настолько хорошо, что потребность в них у этих организмов, как правило, отсутствует.

Витамин А и каротиноиды. Витамин А был первым из изученных витаминов и представляет собой ровно половину молекулы {J-каротина, расщепление которого по шестой из его одиннадцати двойных связей дает две молекулы витамина А (рис. 5.7).

а-Каротин дает при расщеплении только одну молекулу этого витамина, а ликопин ни одной, так как для формирования структуры витамина А необходимо присутствие циклической р-иононовоЙ группировки, которых в а-каротине одна, а в ликопине они отсутствуют. Грибы обычно очень хорошо синтезируют каротиноиды и

Н3С

н2с

Н2С

СН,

СН,

Н3С

с- ; ;сс

3

сн3

5

сн,

9 1 Ю

СН 11

с-сн=сн-с =сн-сн=сн-с=сн-сн=сн-сн=с-сн=сн-сн=с-сн=сн-с/ ^сн,

I

сн,

с-сн,

сн,

н3с-с

Место разрыва двойной связи при образовании витамина А

i2 II/JU UUPU.SUUU.NAU UU.IU.MUNU. П -'2

Рис. 5.7. Структура (J-каротина и формирование из него витамина А

поэтому в источниках витамина А не нуждаются. Биосинтез каротиноидов у грибов широко изучался Т. Гудвином (1954, 1962)г которому удалось показать его путь через конденсацию пентенил-фосфата и фарнезилфосфата при инкубации этих веществ с дрожжевым экстрактом, в результате чего был получен геранилгерани-ол — соединение, представляющее собой половину молекулы алифатических каротиноидов типа ликопина. Предположительно, первый из формирующихся алифатических каротиноидов — фитоин — образуется путем конденсации двух молекул геранилгераниола.

Дальнейший путь их биосинтеза протекает через ступенчатое окисление (Weete, 1980) с потерей на каждой ступени двух протонов, сопровождающейся образованием новой двойной связи

(рис. 5.8). При этом на третьей Фитоин

ступени окисления образуется I-2H

нейроспорин, а на четвертой ли- 1 ' ' * '

копии, концевые группы цепей ко- Фитофлюин

торых претерпевают циклизацию J-2H

с образованием р-зеакаротина х ~ х л х ~ 1 "

ос-каротин

Рис. 5.8. Путь превращения фитоина в ликопин через промежуточные стадии его окисления. Звездочки указывают атомы углерода, теряющие водород на следующей стадии окисления (Weete, 1980)

J-2H

Нейроспорин J-2H

Ликопин

(из нейроспорина) или ^-каротина (из ликопина), формирующего на конечном этапе р-каротин (рис. 5.9). Все эти виды каротиноидов были обнаружены у грибов, однако необходимо отметить, что типичной для них является широкая представленность веществ с кислой природой, подобных каротиноидному пигменту раков, аста-ксантину. Относительно сильно окисленные соединения — ксанто

филлы — у грибов сравнительно редки, но сильно восстановленных и метоксилированных каротиноидов встречается много (Гудвин,

1954, 1962). У грибов обнаружено до 7 каротиноидов с циклической структурой концевых групп и 11—12 двойными связями (рис. 5.10). Среди них особенно широко распространены р-, а- и -у-каротины и несколько реже б-каротин (у базидиальных грибов). К той же группе относятся гидроксилированные каротиноиды типа ксантофилла, как рубиксантин, встречающийся также у базидиомицетов, метоксилированный торулин и каротиноид с деградированным кольцом и карбоксильной группой, торулародин, встречающиеся у Rhodotorula и ряда других сумчатых и базидиальных грибов.

У грибов также встречается много каротиноидов (порядка 8) типа ликопина с алифатической структурой (рис. 5.11), отличающихся друг от друга разной степенью восстановленности или наличием гидроксильных (ликоксантин) или метоксильных (родо виоласцин) групп. Ряд соединений из этой группы составляет последовательную прогрессию, в которой каждый последующий компонент отличается от предыдущего выпадом одной двойной связи при включении в молекулу двух атомов водорода: ликопин (13 С = С)—^нейроспорин (12 С=С)—^-каротин (И С=С)—> —^фитофлуин (10 С = С)—>-фитоин (9 С —С). Фитофлуин и фи-тоин, в отличие от других каротиноидов с их желтой, оранжевой или красной окраской, бесцветны, но фитофлуин флуоресцирует в ультрафиолетовом свете, а фитоин поглощает его при длине волны около 220 нм. Все это зависит от потери обусловливающих окраску и длину волны отражаемого света двойных связей.

Количество бесцветных каротиноидов нередко в сотни раз превышает количество окрашенных, например у Rhodotorula gracilis (Вечер, Куликова, 1968). Все эти алифатические каротиноиды встречаются преимущественно у зигомицетов и аскомицетов, хотя некоторые из них были найдены и у базидиальных грибов (ликопин, фитофлуин, фитоин) и миксомицетов (родовиоласцин/Гудвин, 1954). Каротиноиды часто встречаются у грибов, хотя у некоторых они не найдены, а разнообразие их не меньшее, чем у высших растений. Они обильны во всех таксономических группах, только разнообразие их связано в большей мере с высшими грибами из сумчатых и базидиальных и в меньшей мере представлено у миксомицетов и хитридиомицетов. В определенных таксономических группах встречаются сходные каротиноиды. Например, у розовых дрожжей Rhodotorula и Sporobolomyces — (5-каротин и торулин, а у всех видов Rhodotorula еще и торулородин. Всем видам рода Allomyces свойствен ^-каротин.

Образуют каротиноиды многие дейтеромицеты, а также сумчатые грибы и особенно базидиомицеты, которые пока изучены весьма слабо. Из зигомицетов наиболее обильно образуют каротиноиды виды родов Phycomyces, Pilobolus, Choanephora (Blakeslea) trispora и другие виды Choanephora (Милько, Белякова, 1969).

Поскольку каротиноиды могут служить источником чрезвычайно важного для всех организмов витамина А, большое внимание было уделено изучению условий их биосинтеза. Для образования каротиноидов обычно бывает полезен сдвиг соотношения между азотом и углеродом в среде в сторону большего преобладания углерода. Не все источники углерода одинаково хороши для этого биосинтеза. Например, для биосинтеза каротиноидов у Sporobolomyces рафиноза и мальтоза оказываются лучшими источниками углерода, чем глюкоза, а глицерин — лучшим, чем маннит. Образование каротиноидов у этого вида стимулировали янтарная кислота и некоторые аминокислоты, например, сходный с изопренами по структуре и числу атомов углерода валин, а также аспарагин, аргинин и глютаминовая кислота (Бобкова, 1965). Благоприятный эффект добавки 0,05% таких аминокислот, как лейцин, глицин, глютаминовая кислота и аспарагин для синтеза каротиноидов, был обнаружен также у Choanephora trispora (Дедюхина, Бехтерева, 1968).

При введении в среду неорганических источников азота Sporobolomyces лучше синтезировал каротин на среде с азотнокислым калием, поскольку каротиногенезу способствует слабощелочная или нейтральная реакция среды. Однако на среде с сернокислым аммонием лучше поддерживался рост мицелия, вследствие чего она оказывалась в общем более благоприятной для биосинтеза-каротина (Бобкова, 1965). Биосинтез каротиноидов у Choanephora trispora лучше всего протекает при росте на комплексных органических средах, например на смеси из гидролизатов соевой и кукурузной муки (Колот, 1969; Бехтерева и др., 1969).

Кроме сходных по структуре с изопренами аминокислот, например валина, и растительных масел, например хлопкового, в качестве стимуляторов синтеза каротиноидов в среду оказалось полезным добавлять после 48 ч роста их предшественники, сходные по структуре с fi-иононом или сам (}-ионон в концентрациях от 0,1 до 0,5% (см. рис. 5.12).

Другим сильным стимулятором каротиногенеза, выделяемым1 из культуральной жидкости совместной культуры (-+-) и ( —) штаммов Choanephora trispora является так называемая триспо-ровая кислота или фактор р (Бехтерева и др., 1969):

Структура триспоровой кислоты очень сходна со структурой [}-ионона, а ее дипентеновая боковая цепь примерно соответствует по числу атомов углерода половине молекулы каротина, так что она является весьма вероятным прямым предшественником ^-каротина. Достигаемая ее введением в среду стимуляция каротиногенеза выражается увеличением выхода продукта в 10—20 раз, например, этот выход повышается с уровня 202 мкг на 1 г массы сухого мицелия до 5200 мкг/г.

По многим данным, синтез окрашенных каротиноидов стимулируется светом. В частности, это известно для продуцирующего ^-каротин Penicillium sclerotiorum. При этом в основном эффективны лучи с длиной волн от 400 до 500 нм, являющиеся областью поглощения р-каротина. Бесцветные каротиноиды, видимо, образуются без участия света (Колот, 1969). Этот спектр действия оказался также сходным со спектром фототропизма спорангиенос-цев Phycomyces и колеоптилей овса, что, возможно, говорит о взаимосвязи механизма этих фототропических реакций И биосинтеза каротина (Rau, 1967). Непрерывное освещение мощностью в 1076 люкс увеличивало синтез каротиноидов у гриба Syzygite& megalocarpus, который образовывал {5- и ^-каротины и ликопин (Wenger, Lilly, 1966).

р-Каротин получали до последнего времени для медицинских целей из моркови. Ввиду сезонности, относительной дороговизны этого сырья для животноводческих целей и большой потребности в них в этой отрасли хозяйства проводятся многочисленные изыскания с целью получения каротиноидов микробиологическим методом. Для этого пытаются использовать розовые дрожжи из рода Rhodotorula, например Rhodotorula gracilis (Вечер, Куликова, 1968). Однако этот вид образует много каротиноидов, не могущих служить источником витамина А, как например торулородин, то-рулин и другие, но может одновременно служить кормовым белком. Последовательность накопления отдельных каротиноидов позволяет выяснить путь их биосинтеза, который, очевидно, достигает максимума после наибольшего накопления биомассы и складывается из последовательности: fl-каротин—^-торулин—»-торулородин. Неясной остается только роль фитоина, образующегося в количестве, в 10—20 раз большем, чем другие каротиноиды.

Кроме этих организмов был обнаружен еще один перспективный продуцент каротиноидов — базидиомицет Dacrymyces deliques-certs из группы фрагмобазидиомицетов. Этот гриб оказался хорошо растущим на солодовом и картофельн