Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

2о, СО,

©к.

NHJ-CHJ-CO

8-аминолевули новая кислота

2Н20

соон

сн2

с

II

НАДФН, подавляется оксидом углерода (II), но является цианид-резистентной и нуждается в наличии молекулярного кислорода, предпочтительнее использует алканы со средней длиной цепн, окисляя их сначала в соответствующие алкоголи (и гидроксипро-изводные) и альдегиды, а потом в жирные кислоты (Weete, 1980). Пигмент гемопротеин Р-450 был впервые открыт у Saccharomyces cerevisiae в корпускулярной фракции гомогената его клеток.

Путь окисления алканов при посредстве цитохрома Р-450 показан в табл. 6.8. Субстратспецифичные оксигеиазы грибов, функТаблица 6.8

Схема окисления л-октаиа Candida Upolytica при участии цитохрома Р-450 (Weete, 1980)

НАДФН+Н+ НАДФ+ НАДФ+ НАДФН+Н+ НАДФ+ НАДФН+Н+

t I t It

I I I J I

C7HU—CH8 ? C^CHaOH >? C7Hl6COH M37H16COOH

О) (2) (3)

октаи 1-октаиол октаиал октаиоевая

кислота

(1) — л-октаигидроксилаза; (2) — 1-октаиолдегидрогеназа; (3) — октаналдегидроге-наза.

ционирующие с помощью цитохрома Р-450, изучались в течение последнего десятилетия довольно интенсивно как в целях использования грибов для переработки различного типа углеводородов, так и в целях трансформации стероидов при изготовлении лечебных препаратов типа кортизона. Одним нз ранних исследований этой категории было обнаружение у Aspergillus niger железозави-симой антранилатгидроксилазы, производящей двойное гидрокси-лированце антраниловой кислоты, но теряющей эту активность при росте гриба на среде с дефицитом железа или в присутствии о-фенантролнна. Фермент реактивировался в присутствии ферри-этилендиаминтетрауксусной кислоты (Ре2+-ЭДТА) илн феррицит-рата (Kumar et al., 1973). Позднее у гриба Acremonium sp. была обнаружена НАДФН-зависимая оксигеназа сходного типа, окисляющая этан сначала до этанола, а потом до ацетальдегида и соответствующей кислоты (Davies et al., 1976). Сходство этой оксигеиазы с оксигеназой на основе цитохрома Р-450 состояло в том, что в бесклеточном гомогенате она оказалась связанной с фракцией микросом. Однако испытание ее СО-спектра поглощения не дало характерных для цитохрома Р-450 результатов.

Способность производить гидроксилирование ароматических углеводородов свойственна мукоровому грибу Cuninghamella bainieri, причем связанный с этим окислением фермент содержит цитохром Р-450. Фермент НАДФН-зависимый, теряет активность в присутствии типичных для Р-450 ингибиторов (СО, SKF-525A и метирапон), имеет оптимальный рН 7,8 и обладает цйанидрезис-тентностью. Кроме того, он связан с микросомной фракцией и его принадлежность к оксигеназам на основе цитохрома Р-450 подтвердилась его отношением к металлам (например, подавление активности Fe3-*- и стимуляция ее Fe24"/Ferris et al., 1976).

Гидроксилирование с помощью грибов стероидов и другие их трансформации, например, связанные с формированием двойных связей в кольце, также производились, причем преимущественно с применением грибов из числа дейтеромицетов. Способен производить эти трансформации и ряд базидиальных грибов, например, гидроксилирование в положениях 2-0, 7-а, 7-0, 11-а, а также восстановление кетоформ в позициях 20-0 в гидроксильную форму. Производить трансформации 3-0-гидрокси-5-андростен-17-она оказался способным базидиальный гриб-дереворазрушитель Pleurotus 'Ostreatus (Thoa et al., 1978). Некоторые виды грибов способны производить и обратные реакции, приводящие к восстановлению •окисленных форм гидроксисоедннений. Такая реакция, производимая гидроксипируватредуктазой, была обнаружена у Aspergillus niger.

Уже давно было установлено, что цитохромная дыхательная цепь грибов, исключая микросомальные оксигеназы, связанные с цитохромом Р-450, находится в митохондриях. Первоначальные исследования цитохромов грибов проводились спектроскопически на неразрушенном мицелии или на нефракцнонированном его гомо-генате. Из исследованных 45 видов грибов все содержали цитохромы типов аг Ь и с и цитохромоксидазу (а3), хотя некоторые из них показывали отличия друг от друга в деталях спектров поглощения.

Позднее исследовалась фракция отмытых при центрифугировании при lOOOOXg митохондрий базидиомицета Schizophyllum commune, как нативных, так и в присутствии различных ингибиторов (Niederpruem, Hachett, 1961). Дыхание митохондрий ингибирова-лось соответственно 97, 95 и 85%-м фенилмеркурацетатом, анти-.мицином А, блокирующим дыхательную цепь на уровне перехода между цитохромом Ь и с и блокирующими цитохром а3 цианидом и азидом, а также высокими концентрациями (порядка 10_3—10~4) динитрофенола, разобщающего окисление с фосфорилированием. Митохондрии S. commune окисляли НАДН особенно в присутствии цитохрома с, восстанавливающегося при включении в систему цианида. Этими и другими тестами было показано наличие в митохондриях цитохромов Ь, с и а—а3, подтверждаемое не только подавлением системы цианидом, но и реакцией подавления дыхания в темноте оксидом углерода (II). В митохондриях 5. commune выявлены также сукцинатцитохром с редуктазная, цитохром с, НАДН- и сукцинатоксидазная и цитохром а оксидазная системы. Расчет на основе спектрофотометрических измерений показал •четко эквимолярные концентрации в митохондриях а, & и с типов цитохромов.

Исследовался также дифференциальный спектр (при —196 °С) фракции митохондрий Agaricus campestris var. bispora (Gallinet, 1974, 1976), показавший, что в них содержатся цитохромы а—а3 и, по-видимому, не менее трех цитохромов с пиками поглощения при 552, 557 и 562 нм, а также цитохромы с и с\. Соотношения цитохромов типов a, b и с были равны 1,0: 1,5:2,0 соответственно. Сопоставление этих данных с соответственными расчетами для других видов грибов показывает близкие соотношения цитохромов только у Aspergillus niger, тогда как у дрожжей Saccharomyces carlsber giensis и Neurospora они увеличиваются для цитохромов* b и с более прогрессивно (табл. 6.9).

Таблица 6.9

Подсчет концентраций трех типов цитохромов, определяющих их стехиометрию у разных видов грибов (Gallinef, 1974), нмоль/мг белка

Цитохромы Agaricus campestris Aspergillus niger Saccharomyces carlsber giensis Neurospora crassa

а 0,22 (1,0) 0,15 (1,0) 0,15 (1,0) 0,24 (1,0)

ь 0,32 (1,5) 0,19 (1,3) 0,28 (1,9) 0,66 (2,8)

с 0,44 (2,0) 0,39 (2,6) 0,65 (4,3) 1,32 (5,6)

Исследование кинетики восстановления цитохромов Agaricus campestris показало, что у него присутствуют только два цитохрома типа Ь, которые восстанавливаются в присутствии сукцината, с пиками поглощения при 559 и 562 нм, обнаруживаемые при температуре жидкого азота (—196°С).

Цепь переноса водорода (или электронов), т. е. дыхательная цепь в полном ее виде, включает еще и другие компоненты, а именно ферредоксины и коэнзим Q. Ферредоксины или железо-серопротеины мало изучены в отношении их структуры. Известно, что они включаются в митохондриальный перенос электронов в тесном сочетании с флавиновыми энзимами в процессе их контакта с пиридиновыми дегидрогеназами. В их составе имеется различное количество (от двух до семи атомов) негемового железа и такое же количество лабильных сульфгидрильных групп, освобождающихся в виде H2S при подкислении. Подробнее изучены ферредоксины — участвующий в фотосинтезе хлоропластов шпината и в усвоении атмосферного азота, выделенный из анаэробного микроба Clostridium pasterianum (Ленинджер, 1974), но считается, что они есть и у грибов (Lyr et al., 1975).

Коэнзим Q относится к числу хинонов, формирующихся в шунте терпенов (рис. 6.16) и совершенно несходных по структуре с.

вдтохромами. К ним относятся обнаруживаемые у грибов убихи-ноны и убихроменолы.

Убихиноны различного строения обнаружены сейчас у значительного числа грибов, как дрожжевых, так и гифообразующих из жлассов сумчатых, базидиальных и несовершенных грибов (Lin^—о—/ сн3 сн3 " '

Шастохинон fPQg)

CHrf YH

сн,Л.Лсн-сн=с-сн2^н

ОН

Витамин S Щ

fee-токоферол) СИ

сня

сн,

, „ ..у. ?сн^снгснгсн-сн^-н

\ Q -/ С

Витамин Kj

0

сн,

о

I ^CH^CR^C-CH^CH^CHJ-CH-CH^-H

I

сн,

Рис. 6.16. Строение хинонов, участвующих в транспорте электронов в дыхательной цепи

?denmayer, 1965). Образуются оии как в анаэробных, так и в аэробных условиях, и установлено их место в дыхательной цепи между флавинами в сочетании с ферредоксинами и цитохромом b (Ленинджер, 1974).

Расположение упоминавшихся выше ферментов в дыхательной цепи и связь ее с метаболитами цикла трикарбоновых кислот приведены на рис. 6.17. Оно слагается из последовательности: НАД-> -»-флавопротеид (ФМН)->кофермент Q (убихинон)-»-цитохром 6-»--»-цитохром с (или с\—с)-»-цитохром а->кислород воздуха. Конечным продуктом реакции является вода.

Параллельно существует также система, начинающаяся с фла-виновой сукцинатдегидрогеназы (кофермент ФАД), субстрат сук-цинил-КоА, переносящая электроны прямо на убихинон. Сходный

Ацетил-КоА

Нитрат \

Цисакднитат Изоцитрат _ а - Кетоглутарат >Сукцинат]

Флабопротеид|—Ч*ТФ] Кофермент Q

Цитохром b

цитохром с \

Цитохром а

АДФ+Фн— Нлт<Р|

Рис. 6,17. Схема дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования. Конечные продукты стадий в рамке (Ле-нинджер, 1974)

процесс претерпевают продукты распада жиров — глицерофосфат и ацилированные КоА производные жирных кислот (рис. 6.18). Путь переноса электронов через НАД возможен с изоцитрата, малата и пирувата, также с глутамата и различных 3-оксиацилпроиз-водных КоА. На трех этапах дыхательной цепи может происходить сопряжение окисления с фосфорилированием (образованием АТФ), а именно1 между ФМН и KoQ, цитохро-мами b и с, цитохромом а и кислородом воздуха, где это позволяет высокая разность энергетических потенциалов перехода коэнзимов (?Альтернативные дыхательные цепи грибов. Истинное место у^бихинона (коэнзим a Q) в дыхательной цепи грибов вскрылось в связи с исследованиями в области механизма действия различных ингибиторов дыхания (рис. 6.19). Обнаруженные ранее альтернативные пути переноса протонов (двух атомов водорода) — первый через НАД-^флавин-мононуклеотид (ФМН) и неге-мовое

страница 37
< 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
(20.11.2019)