Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

кислоты, был найден первоначально у аденин-дефицитного мутанта Neurospora crassa, но затем и у дикого штамма этого гриба, у Penicillium chrysogenum и у ряда бактерий и актиномицетов. При наличии альдолазы субстратом действия этого фермента может служить также и 1,6-фруктозодифосфат. Он ингибируется известными ингибиторами гликолиза по пути ЭМП как монойодуксусная кислота или смесь фторида и арсенита, что говорит о тесной связи этого пути биосинтеза полифосфатов с циклом ЭМП. О том же говорят данные цитохимических исследований онтогенеза грибов, подтверждающие связь у них синтеза полифосфатов с этим путем обмена (Дмитриева, Беккер и др., 1962). Судя по максимальной активности этого фермента в период наиболее интенсивного наращивания пула полифосфатов, именно он, а не полифосфаткнназа является наиболее вероятным агентом биосинтеза полифосфатов.

На основе первых изотопных исследований предположили, что различные фракции полифосфатов образуются за счет деградации полифосфатдеполимеразами первично синтезированных наиболее

высокомолекулярных фракций, что, в общем, соответствует истину хотя, возможно, объясняется локализацией этих деполимераз в зоне действия синтезирующих полифосфаты ферментов в области клеточной мембраны и зоны поступления из среды ортофосфата. Однако позднее было обнаружено, что эти фракции могут синтезироваться и независимо друг от друга. Например, у базидиоми-цета Lentinus tigrinus и аскомицета Neurospora crassa была обнаружена корреляция накопления солерастворимой фракции полифосфатов (ПФ2) с биосинтезом РНК и ДНК на уровне коэффициента корреляции, равном 0,88. Подтверждение объяснения этого явления было получено при исследовании на Schizosaccharomyces pombe.

Максимум активности предположительно участвующей в снабжении энергией биосинтеза полифосфатов пирофосфатазы опережает максимум накопления нуклеиновых кислот и ПФ2 фракции

1

5игл 1

^10-I\> 9 *

(рис. 6.5). Предположительная схема этого процесса приводится на рис. 6.6.

Сходный механизм с участием той же пирофосфатазы предположительно объясняет корреляцию накопления фракции полифосфатов ПФ3 с синтезом маннана, компонента оболочки дрожжей Saccharomyces carlsbergiensis (рис. 6.7).

Необходимы ли для синтеза полифосфатов какие-либо матричные основы или затравки пока неясно, но есть данные, что для него требуются затравки в форме три-, тетра- и других полифосфатов. Существенно, что вторичный синтез полифосфатов действиАТФ ГГФ ЦТФ

утер (ТТФ)

п

РНК (ДНК) палимераза

РНК(ДНН)

(п) ПирофОСфат

Полафосфат (т)

(п -1) Пирофоссрат * Ортофосфат Полифосфат (т+0

Рис. 6.6. Схема сопряженного синтеза полифосфатов и биосинтеза РНК и ДНК

(Кулаев, 1975)

тельно имеет место у грибов, локализуясь в местах усиленного биосинтеза (клеточная мембрана, ядро) с использованием энергии и ортофосфата от расщепления освобождающегося при этих биосинтезах пирофосфата.

(П<Р}П

Ортофоссзат

Рис. 6.7. Схема, объясняющая корреляцию накопления полифосфатов у Saccha-romyces carlsbergiensis (Кулаев, 1975)

Низкополимерные пирофосфаты могут образовываться путем следующих реакций, характер которых показан в табл. 6.1. При этом триполифосфаты могут •быть продуктом действия де-полимераз, синтезироваться из пирофосфата и фрагмента фосфорной кислоты, отщепляемого от АТФ, быть продуктом отщепления трехфрагментного остатка фосфатов от нуклеозид трифосфата, получаться при образовании из АТФ и метио-нина S-аденозилметионина и, наконец, образовываться в процессе биосинтеза витамина В^. Для биосинтеза тетраполифос-фата (см. табл. 6.1) известна реакция, основанная на разрыве циклической структуры

Способы образования триполифосфатов и тетраполифосфатов (Кулаев, 1975)

Образование триполифосфатов:

1. ПФп К}-ПФ+ПФЛ^3.

2. Пирофосфат+АТФ —*3-ПФ+АДФ.

3. Нуклеозидпирофосфат >-нуклеозид+3-ПФ.

4. АТФ + метионин ^S-аденозилметионин + З-ПФ.

восстановленный флавин

5. АТФ-f цианкобаламин ( ' 5-печокс.иядрнозилкобалямин4+СЫ-+З-ПФ.

Образование тетраполифосфата:

Триметафосфат (циклический) -f ортофосфат М-ПФ.

триметафосфата с включением в полученную цепь одного фрагмента ортофосфата (Кулаев, 1975). Реакция трансформации циклического полифосфата в линейный была обнаружена у дрожжей.

Таким образом, значительную роль в биосинтезе полифосфатов играет пирофосфат, образование которого у грибов может быть результатом не только процессов биосинтеза нуклеиновых кислот или полисахаридов, но и еще ряда реакций (табл. 6.2). СуммарТаблица 6.2

Пути образования пирофосфата у грибов (Кулаев, 1975)

Суммарная реакция:

Пирофосфорил-А + В ( ' А-В + пирофосфат.

1. Нуклеотидилтрансферазьг.

1. Нуклеозид-ТФ-f X t ? ~*нуклеозид-МФХ+пирофосфат (где Х=аминокислота, жирная кислота или моносахарид и т. п.).

2. Фосфорибозилтрансферазы:

б'-фосфорибозилпирофосфат + У ( ~кУ-рибозил-5,-фосфат +пирофосфат

(где У = азотистое основание).

ная реакция состоит в сочетании между собой соединений А и В с потерей первым из них пирофосфата, отщепление которого сопровождается выделением энергии, необходимой для этой реакции. К производящим подобные реакции ферментам относятся нуклео-тидилтрансферазы, ацилирующие нуклеозидтрифосфаты с образованием нуклеозидмонофосфатов аминокислот, Сахаров или фрагментов жирных кислот, и фосфорибозилтрансферазы, переносящие 5'-фосфорибозильную группу на различные азотистые основания.

Кроме того, у дрожжей описана третья реакция, также дающая в качестве конечного продукта пирофосфат и состоящая в отщеплении фосфорной группы от высокомолекулярного полифосфата, конденсирующейся далее с одной молекулой ортофосфата. Однако дальнейшая проверка наличия производящего такую реакцию фермента у Saccharomyces cerevisiae, Endomyces magnusii и Neurospora crassa не позволила подтвердить его существование.

Поскольку полифосфаты у грибов являются специализированными донорами фосфора и энергии для биосинтеза различных клеточных структур, в их обмене помимо синтезирующих имеют значение ферменты, производящие их деградацию и гидролиз. Уже упоминалось о роли в этих процессах полифосфаткиназы бактерий, переносящей фосфорную группу с АТФ на полифосфаты при их синтезе и обратно с полифосфатов на АДФ при их использовании. Первая реакция свойственна только бактериям, тогда как вторая обнаруживается также и у некоторых грибов.

На ферментах этого типа наиболее ярко обнаруживаются особенности биохимической эволюции грибов и прокариот (бактерий и актиномицетов), подтверждающие мнение о различном их происхождении и экологической конвергентности их морфологических признаков, например сходства спороношений грибов и актиномицетов. Так, помимо различно ведущей себя у грибов и бактерий полифосфаткиназы у бактерий и актиномицетов обнаружен отсутствующий у всех испытанных представителей грибов из классов сумчатых, базидиальных, дейтеромицетов и зигомицетов фермент полифосфатглюкокиназа, фосфорилирующий глюкозу за счет отщепления концевого фрагмента полифосфатов. Этот фермент имеет узкое значение даже для прокариот, так как обнаруживается только у их представителей, относимых Красильниковым к классу актиномицетов (актиномицеты, микобактерии, коринебактерии, про-пионобактерии, микрококки и т. д.), что может говорить в пользу их самостоятельной филогении, происходящей от иного корня, чем у Eubacteria. То же относится и к таким переносящим фосфат ферментам, как полифосфатфруктокиназа, полифосфатманнокиназа и полифосфатглюконаткиназа, которые также встречаются только у бактерий (Кулаев, 1975).

У грибов, видимо, широко развита дифференцированная в отношении разных фракций полифосфатов система полифосфатаз, среТаблица 6.3

Ферменты грибов и бактерий, расщепляющие полифосфаты (1 — полифосфатазы с оптимумом рН 7,1—7,5 / Кулаев, 1975)

1. Полифосфатазы (полифосфатфосфогидролазы):

ПФл+Н20 *• ПФ„-, + ортофосфат.

2. Олигополифосфатазы:

а) тетраполифосфатаза: 4-ПФ-г-НгО >-3-ПФ + ортофосфат.

б) триполифосфатаза: З-ПФ + НзО ^пирофосфат+ортофосфат.

в) пирофосфатаза (бактерии и грибы):

пирофосфат + HsO К2 молекулы ортофосфата.

ди которых различают категорию полифосфатфосфогидролаз, эк-зоферментов, гидролизующих с отщеплением концевого остатка фосфорной кислоты с образованием ортофосфата и имеющих оптимум рН в нейтральной зоне (рН 7,1—7,5, табл. 6.3).

К этой категории относятся: 1) полифосфатазы, гидролизу-ющие высокомолекулярные пи-рофосфаты; 2) олигополифос-фатазы, гидролизующие тетра-, триполифосфаты и пирофосфат. Ферменты этого типа, обнаруженные кроме бактерий у Saccharomyces cerevisiae, En-domyces magnusii и Neurospora crassa, обычно встречаются в форме комплекса. Так, среди комплекса ферментов этого типа у N. crassa выяв-ляются одновременно присутствие полифосфатазы, трипо-лифосфатазы, пирофосфатазы и АТФ-азы. Ферменты этой группы являются металлофер-ментами, стимулируемыми или ингибируемыми двухвалентными катионами металлов, как это можно видеть на примере полифосфатгидролазы Е. magnusii на рис. 6.8. Однако действие катионов на активность этих ферментов, у разных грибов оказывается

Таблица 6.4

различным. Так, фермент из N. crassa активируют магний, кобальт, марганец и железо, тогда как для фермента из Е. magnusii наиболее эффективны марганец и кобальт, а у дрожжей к магнию и кобальту добавляется никель, сильно угнетающий фермент N. crassa. Подобная разнохарактерность действия катионов наблюдается и прн рассмотрении их ингибирующего влияния. Вероятно, вся эта пестрота эффектов зависит от катионов, действующих как на сам фермент, так и на субстраты реакции, с которыми они образуют комплексы, способствующие облегчению или угнетению степени атта-куемости связи —О—Р—О—Р.

Полифосфатазы грибов, как видно из табл. 6.4, локализуются в основном на поверхности клетки, близ локализации высокополимерных полифосфатов, вместе с которыми они вымываются из мембраны после обработки клеток улиточным ферментом.

Вторая категория подобных же ферментов грибов представляет собой эндоформы или деполимеразы, расщепляющие цепи полифосфатов с образованием олигополифосфатов и

страница 30
< 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
(20.08.2019)