Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

железо (ферредоксин) (I), второй через сукцинат->флавинадениндинуклеотид (ФАД) и другой железосеропротеин (II) — оказались сходящимися. Место их соединения — это этап цепи переноса, занятый коэнзимом Q, с которого осуществляется передача заряда на цитохром.

Блокирование цианидом, оксидом углерода (II) или азидом этапа цитохрома а + цитохромоксидаза (цитохром аз) приводит к прерыванию перехода от окисленного состояния к восстановленному и обратно всех компонентов цепочки цитохромов, что на модели клеток животных дает в результате полное прекращение дыхания. Однако у целого ряда нечувствительных к цианиду грибов дыхание при этом не прекращается, причем даже тогда, когда блокируется с помощью ротенона, дексона или амитала начальный

этап цепи I через НАД и ФМН. Блокировка антимицином А перехода от цитохрома Ь к цитохрому с может в этом случае привести даже к стимуляции дыхания. Полное прекращение дыхания дости3-оксиоцил - Но А

Изоцитрат Глутамат

АТФ

I

Цитохром ct(+0,220)

Сукцинапг

I

ФП2

(ФАД):

Рис. 6.18. Места вхождения электронов от различных субстратов в дыхательную цепь н места окислительного фосфорилнрования: ФП — флавопротеины^

в скобках уровни Еа', V (Ленннджер, 1974)

гается только при одновременном с цитохромами блокировании карбоксином, теонилтрифторацетатом (ТТФА) или 8-оксихиноли-ном этапов пути II через сукцинат, ФАД и железосеропротеин. При блоке одних этапов цитохромов дыхание значительно усиливается, не уступая нормальному в контроле (Lyr et al., 1975). Это

прямо указывает на наличие альтернативного пути дыхания с усвоением кислорода через иные, чем цитохромы, пока еще не изученные акцепторы. Заблокировать этот путь можно только ма0<

]У( Цитохром а/а3

!_ 1 J ШД

Цитохром с

Неизученный этап

О

ох

I

цитохром с, \АнтимиццнА

I

Цитохром b J

ТТФА- теонил-mpuqjmop ацетон

Малонат

FESPN

"j Роте нонf А ми та л

I Птерицидин А I

\Дексон

ФМН

\ I I

L___ I

НЬ?-железо-серопротеин

Сукцинат

НАДН

Рис. 6.19. Схема главной и альтернативной дыхательной цепи грибов и болоки-рующих различные этапы ингибиторов. Места действия ингибиторов указаны стрелками с волнистой чертой (Lyr et al., 1975)

лонатом или веществами, воздействующими на ферредоксиновый компонент цепи II, как карбоксин, 8-оксихинолин и ТТФА (см рис. 6.19).

На следующем этапе этого' альтернативного пути могли бы, возможно, оказаться, например, меланины с их способностью ь аутоокислению и восстановлению, хотя до настоящего времени их: окисление считается свободным, не связанным с способностью к фосфорилированию. Это в определенной степени поддерживается значительно меньшей потребностью меланинсодержащих форм в кислороде при их дыхании (Жданова, 1976) и цианидрезистент-ностью при чувствительности к блокаде цепи II окисления темно-окрашенных грибов как Trametes versicolor, Ustilago maydis, виды аскомицетов из порядков Helotiales и Sordariales (Lyr et al., 1975). Исключение составляет краснопигментная, но цианидорезистент-ная Rhodotorula mucilaginosa.

Наличие у грибов альтернативных путей дыхания имеет принципиальное значение для отбора системных веществ, применяемых для борьбы с болезнями растений. Были проведены обширные эксперименты на дрожжевых грибах из родов Torulopsis и Candida*, показавшие, что количество альтернативных путей переноса электронов в дыхательной цепи грибов, видимо, достигает значительного числа вариантов. Только у одного Torulopsis Candida, по мнению исследователей, их намечается не меньше четырех (Ильченко, Соколов, 1980). Прежде всего были замечены различия в первых ступенях цепи переноса, заключающиеся в замене блокируемого цианидом обычного пути электронного транспорта цианид-резистентным, формирующимся при росте на нормальных алканах, сопровождаясь продукцией цитохрома Р-450, участвующего в их гидроксилировании до алканоло'в (рис. 6.20). При росте на глюкозе цитохром Р-450 не появлялся до ее полного исчерпания (Ильченко и др., 1980).

Метаболизм /г-алканов (а также, видимо, ряда жирных кислот и липидов), как выяснилось из опытов с ингибиторами, протекает на базе микросомальной фракции цитоплазмы (Ильченко, Соколов, 1980) при участии НАДФ и цитохром-Р-450-редуктазы. Он ингибируется, сходно с подавлением ингибиторами микросомальной оксигеназы, СКФ-525А, метирапоном и бензогидроксамовой кислотой (БГК). Эта система была обнаружена кроме Torylopsis Candida еще у трех видов Candida (С. guillermondii, С. tropicalis и С. Upolytica/M.ayepc6eprep, Матяшова, 1980), которые все были способны утилизировать для роста я-алканы, и отсутствовала у не растущих на этом субстрате видов.

Помимо этой системы, связанной с цианидрезистентным путем, блокируемым БГК (Ильченко, Соколов, 1989), по-видимому, имеется второй устойчивый к цианиду путь переноса электронов, где конечное окисление осуществляется за счет перекиси водорода при участии цитохром-с-пероксидазы. Схематическое изображение описанных путей переноса электронов у Torulopsis Candida приведено на рис. 6.20.

Среди других альтернативных путей дыхания грибов известно наличие цианидрезистентного мцтохондриального пути окисления у гифообразующих грибов, например у Moniliella tomentosa. У этого гриба такое дыхание возникает под влиянием нормальных про-панола и бутанола, тогда как метанол и этанол не способны его индуцировать. Причина индукции цианидрезистентного дыхания заключается в способности Сз и С4 алкоголей интерферировать с окислительным фосфорилированием, что приводит к снижению роста и накоплению этилового спирта (Venderleyden et al., 1978),

0:

Неизвестный акцептор

1

I

.1

Цитохром a+as

I

=F KCN

Цитохром с —»

I

\АА

цитохром b

Нг0г

1

Пероксидаза

\

KoQ?

коа

t

<РП3?

ФПГ

f

Ротенон

Цитохром P -kSO

НАДФ

НАД

cm -525А

{или

метирапон)

+0Н"4

1

S п - алка-нолы

f

Субстрат (Глюкоза и др.)

п • алканы (или липиды)

Рис. 6.20. Предположительная схема альтернативных путей переноса электронов у Torulopsis Candida и других дрожжей из рода Candida в зависимости от состава среды и фазы роста: БГК — бензогидроксамовая кислота; АА — аитимиции А (Ильченко, Соколов, 1980)

Цианидрезистентность дыхания была также обнаружена у грибов Fusarium sambucinum (Акименко и др., 1981) и Fusidium xoccineum (syn. Acremonium fusidioides Gams /Делесшша и

Лр., 1980), изучавшихся в связи с образованием ими антибиотиков энниатина и фузидиевой кислоты. Эксперименты проводились на ?фоне исследования ингибиторов дыхания. У Fusudium энергообеспечение, способствующее росту биомассы, связано в основном с •окислительным фосфорилированием, локализованным в митохондриях, и с дыхательной цепью с включением цитохромов. Введение ингибирующего синтез ферментов этой цепи хло'рамфеникола переводило активного продуцента фузидиевой кислоты полностью на дианидрезистентный путь дыхания, и выход антибиотика на единицу биомассы повышался в три раза. Наоборот, при ингиби-^ровании цианидрезистентного дыхания салицилгидроксаматом он снижался в 4,5 раза. По этим данным, а также по нарастанию интенсивности циаиидрезистентности от неактивных штаммов к обильно продуцирующим антибиотик (в конце ферментации от 15—16% До 90—100% от полной дыхательной активности) можно -было вывести заключение, что синтез данного антибиотика тесно связан с ингибируемым гидроксаматами путем свободного окисления, возможно, ароматических веществ, в котором, например, формируются меланины.

В случае биосинтеза антибиотика рода Fusarium, энниатина, сходное исследование привело к несколько иным результатам (Акименко и др., 1981). Интенсивность синтеза энниатина связана с потреблением пула АТФ, которое более выражено в период усиленного роста и менее явно в стационарной фазе, в период наиболее активного синтеза антибиотика. Соответственно у активного лродуцента переход в конце ферментации на цианидрезистентное дыхание был менее выражен, чем у неактивного. И то и другое говорит о более, чем в случае фузидиевой кислоты, интенсивной связи биосинтеза энниатина с энергетическим обменом и синтезом зювых ферментных систем, в частности связанных с затратой энер-'.тии гидролиза АТФ.

Авторы указанной работы считают, что цианидрезистентное дыхание, так же как и сверхсинтез метаболитов (например, лимонной кислоты), является вариантом сброса избыточной свободной энергии в случае цианидрезистентного дыхания, протекающего на уровне коэнзцма Q в дыхательной цепи. Однако скорее все же можно считать, что синтез лимонной кислоты (или например, этанола) нельзя причислять только к футильным («бесполезным») циклам, существующим исключительно для сброса лишней энергии, так как эти продукты легко используются в основном обмене. То же касается и близкой по структуре к стеролам и меланинам «фузидиевой кислоты. Меланины, как и стеролы, помимо других функций используются в обмене, о чем говорит поддержка ими жизнедеятельности и синтезов, их окисление в процессе дыхания и включение в них не только кислорода, но и меченной изотопам углекислоты. Судя по согласованности эффекта гидроксаматов в отношении синтеза меланинов (Жданова, 1976) и цианидрезистентного дыхания (Телеснина и др., 1980; Акименко и др., 1981), их формирование должно идти именно при участии этого энергодающего процесса на базе полифенолоксидаз. В пользу последней гипотезы в некоторой степени говорят также исследования группы авторов (Трутко и др., 1980) по влиянию на цианидрезистентное дыхание Candida lipolytica дефицита ряда микроэлементов.

Несмотря на сильное угнетающее влияние дефицита железа на синтез всех цитохромов (включая и цитохром с и его пероксидазу),. цианидрезистентное дыхание не угнетается, а даже стимулируется: при его дефиците у данного организма. Правда, ускорение появления цианидрезистентного пути в дыхательном метаболизме С. lipolytica наблюдается также и при дефиците меди, вследствие чего-вопрос о возможной природе цианидрезистентных оксидаз этого» организма остается пока в значительной мере открытым.

Полифенолоксидаза. К числу полифенолоксидаз, важных для не

страница 38
< 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
(16.09.2019)