Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

са в настоящее время числятся (Яровенко, Устинников, 1975): 1) се-амилаза (по промышленной терминологии АС), гидролизую-щая крахмал по связям 1—4 до неокрашивающихся йодом декстринов, а также до мальтозы и глюкозы; 2) декстриназа (ДС), гидролизующая конечные декстрины до редуцирующих Сахаров, иначе называемая олиго-1-6-глюкозидазой по ее способности расщеплять крахмал по 1-6-глюкозидным связям; 3) обнаруженная Фениксовой и Шиловой (1964, 1970) в культуре Aspergillus awa-mori, а позднее и у многих других плесеней глюкоамилаза, гидролизующая крахмал до глюкозы как по связям а-1,4, так и по а-1,6 (ГА). К числу ферментов комплекса амилазы присоединяют обычно н мальтазу (МС).

Декстриназа помимо способности расщеплять крахмал по \-6у глюкозидным связям оказалась способной формировать из глюко/ зидных остатков изомальтозу, панозу, мальтотриозу и другие сходные сахара, т. е. обладала одновременно свойствами трарс-гликозилазы с общей схемой действия фермента:

Две молекулы мальтозы мальтотриоза + глюкоза.

Фермент этого типа особенно характерен для серии вида Aspergillus niger (Л. niger, A. batatae, A. awamori), но имеется также и у Л. oryzae, хотя последний характерен больше высокой активностью а-амилазы.

а-Амилаза грибов ингибируется тяжелыми металлами, а кальций является ее важным компонентом, стабилизирующим конфор-мацию фермента. Она достаточно кислотоустойчива, так как сохраняет активность при рН 2,5 в течение 30 мин и имеет оптимальную активность при рН порядка 4,5—4,8. Большинство глю-коамилаз также действуют в кислой зоне рН (3,5—5,5), но у некоторых грибов, например у Saccharomyces italicus, встречаются нейтральные глюкоамилазы с активностью при рН от 6,0 до 7,5. Этот фермент способен гидролизовать даже 1-3-глюкозидные связи, и не только крахмал, но и конечные декстрины и гликоген. Он был обнаружен также у мукорового гриба Rhizopus delamar и у Endomycopsis sp. Температурные пределы его действия колеблются от 40 до 60° С.

Амилаза почти всегда является конститутивным ферментом, даже у дереворазрушающих грибов (Lyr, 1959b), и широко распространена в очень разнообразных таксойомических группах. Не содержат ее только некоторые оомицеты, например виды рода Phytophthora, выделяющие вместо нее вещества, индуцирующие биосинтез амилазы в пораженных ею клубнях картофеля. У почвенных плесневых грибов из родов Aspergillus и Penicillium амилаза- распространена особенно широко, и именно виды этих родов обычно служат ее источниками для промышленности. Комплексы ферментов, составляющих их систему, гидролизующую крахмал,, даже у видов одного рода могут быть неодинаковыми, от чего зависит выбор разных продуцентов для различных практических целей. Например, у Aspergillus oryzae преобладает а-амилаза с оптимумом активности при рН 5,0—5,4, тогда как группа A. niger обычно богаче глюкоамилазой, декстриназой и мальтазой. Индуктором образования у A. niger ..амилазы является продукт гидролиза крахмала мальтоза, а глюкоза подавляет ее синтез.

Среди видов рода Ascochyta и у близкого к ней рода Phoma присутствуют одновременно и а-амилаза, и глюкоамилаза, и отдельные виды отличаются не столько по относительному их количеству, сколько по общему объему их продукции и скорости их формирования. Наиболее продуктивной оказалась в заданных условиях среды Ascochyta cucumeris, а наименее — A. pisi и представитель рода Phoma, P. medicaginis (Решетникова, Успенская, 1981).

Амилаза Penicilium chrysogenum подавлялась солями аммония,.

а\ активировалась фенилуксусной кислотой и кукурузным экстрактам и оказалась наиболее активной в нейтральной зоне рН от 6Д

до 7,0.

Близкому к амилазе ферменту, производящему гидролитическое расщепление инулина, было присвоено название инулазы, на в данное время ферменты этого типа называют фруктангидрола-зами. Согласно ранним исследованиям инулаза является адаптивным ферментом, образуемым Aspergillus niger в основном при росте его на среде с инулином, но не на средах с глюкозой или мальтозой. Название фруктангидролаз присвоено ферментам, приспособленным к субстратам, в состав которых (как, например,, в состав инулина) входит фруктоза. Фруктангидролаз различают три категории: 1) собственно инулазу, гидролизующую только-инулин; 2) менее специфичную гидролазу, расщепляющую кроме инулина леван и сахарозу; 3) леваназу, фруктангидролазу, расщепляющую только леван и освобождающую из него помимо-фруктозы ее олигосахариды (Элисашвили и др., 1980). Последняя оказалась полезной в стоматологии для профилактики и лечения кариеса.

Внеклеточную леваназу оказалось возможным получать из. культуральной жидкости Fusarium solani 68 при помощи осаждения ее сульфатом аммония и гель-хроматографии на сефадексе-G-150. Максимальная активность ее наблюдалась при рН 6,8, температуре 45° С и концентрации полисахарида 6,7 мг/мл. Фермент отличался стабильностью при рН от 5,0 до 7,5 и при 40—45 °С. Константа Михаэлиса для этого энзима была равна 1,5-10~6 М.

Комплекс ферментов, разрушающих клетчатку до целлобиозы и затем до глюкозы, носит общее название целлюлазы. Эффект ее действия в отношении древесины особенно ярко виден у грибов, возбудителей ее деструктивной гнили, при которой древесина теряет свою волокнистую структуру, буреет, растрескивается и легко растирается в порошок, что особенно характерно для поражения домовыми грибами — Serpula (Merulius) lacrymans, Со-niophora puteana (С. cerebella) и другими. Этапы разрушения древесины этими и другими грибами были тонко изучены на цитохимическом и электронно-микроскопическом уровне (Liese, Schmied, 1962; Liese, 1970; Peek et al., 1972).

Уже более двадцати лет назад было установлено, что целлюлоза, как и амилаза, у большинства из ее продуцентов представлена комплексом из нескольких ферментов, свойства которых были, первоначально изучены (Jermyn, 1956) на модели дейтеромицета Stachybotrys atra, а позднее на других объектах (Selby, 1968). В итоге было установлено наличие у грибов комплекса из трех энзимов (рис. 6.10): 1) фактора набухания, вызывающего подготовку к дальнейшему расщеплению, и набухание высококристаллической целлюлозы, по-видимому, идентичного фактору Q по классификации Селбй; 2) термостабильной «вискозиметрической»-целлюлозы, эндоэнзима, разрушающего несколько более низкомо.лекулярную целлюлозу, понижая ее вязкость вследствие ее рас/ щепления на цепи меньшей, длины. Конечными продуктами ее действия являются сначала олигосахариды, а потом целлобиоза ^и глюкоза. Расщеплять целлобиозу она не может. Видимо, она идентична с Слгфактором по классификации Селби; 3) термолабильной ?-глюкозидазы, экзоэнзима, расщепляющей fi-глюкозидную связь

Нативная целлюлоза

Ci компонент целлюлазы (вероятно «фактор набухания» по Джёрмену)

М = 30 ООО

Тндратированные полиангидридные

цепи целлюлозы

Сх компонент («вискози- Р-глюкозидаза

метрическая целлюлаза») (вероятно М = 5 300)

М = 55 ООО (термолобильная)

т

Деллобиоза

| Целлобиаза

ЗГлкжоза*

Раствор фермента Относительная целлюлазная активность

1

с* 5

Q + C* ' 102

Рис. 6.10. Схема последовательности действия целлюлитических ферментов и относительной их активности поодиночке и в смеси (Selby. 1968)

концевого мономера глюкозы в цепи, которая является единственным продуктом действия этого фермента. Как и мальтаза в комплексе амилазы, в случае комплекса целлюлазы в него входит энзим целлобиаза, расщепляющий на две молекулы глюкозы составляющий клетчатку дисахарид целлобиозу (см. рис. 6.10).

Механизм действия а- и [1-глюкозидаз, соответственно расщепляющих полимеры целлюлозы по а- и ^-связям, изучался тем же Джермином (Jermyn, 1958) и, по его мнению, ои состоит в образовании тройного комплекса — энзим — донор — акцептор, где акцептором обычно является вода. При разрушении этого комплекса получается конечный продукт гидролиза — глюкоза. Молекулярная масса приведенных на рис. 6.10 энзимов согласуется с глубиной их действия. Она равна 55000 для «вискозиметрической» целлюлазы, 3Q000 для фермента Ci (фактора набухания) и всего около 5300 для fl-глюкозидазы. В комплексе действие этих ферментов резко усиливается, как это видно из сравнения гидролитического эффекта компонентов комплекса поодиночке и совместно (см. рис. 6.10).

J 62

Продолжение изучения целлюлозолитических ферментов грибов ъ последнее время, проводившееся с привлечением продуцентов из дейтеромицетов, в частности вида Geotrichum candidum (Тиу-нова и др., 1982), показало наличие среди р-глюканаз специализированных типов энзимов по отношению к определенным глюкозид-ным связям (1-3, 1-4 или 1-6). Использование в качестве субстрата ламинарина позволило выявить у G. candidum активность 1-3-р-глюканазы, пустулина — 1-6-р-глюканазы. Выявлялись также при росте в течение 75—100 ч 1-4-р*-глюканаза {С*-фермент), образующаяся после 70 ч роста fj-глюкозидаза, расщепляющая цел-лобиозу, и по расщеплению хлопкового волокна Срфермент Сел-45и. Исследование р-глюканаз с помощью изоэлектрического фокусирования в градиенте рН показало, что все эти энзимы являются кислыми белками с изоэлектрическими точками в пределах от 1,3—2,0 до 6,4 и каждый тип, судя по числу пиков кривой элюции, содержит от четырех (у 1-3-р-глюканазы) до семи (у 1-4-р-глюка-яазы) фракций изозимов.

Изучались также экзоцеллюлазы дереворазрушающего бази-диомицета Irpex lacteus (Kanda et al., 1978). Проводилось также специальное исследование у 31 вида грибов-дереворазрушителей активности Срфермента, которое показало, что он обнаруживается только у 7 из них, в основном являющихся возбудителями бурой гнили. К их числу принадлежали Coniophora areda, С. olivacea, С. puteana, Hygrophoropsis aurantiaca, Paxillus panuoides, Serpula himantoides и 5. pinastri (Nilsson, 1974).

Наиболее энергичными разрушителями целлюлозы естественно являются дереворазрушающие грибы-базидиомицеты, которые и оказались наилучшим образом изученными в отношении их цел-люлаз (см., например, Lyr, 1959b, 1960; Musilek, 1981; Nilsson, 1974). Комплексы обнаруживаемых у этих грибов целлюлитиче-ских ферментов были различны

страница 32
< 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
(24.08.2019)