Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

которых путей окисления и формирования меланинов, ранее относили две категории: собственно полифенолоксидазы, или лакка-зы, окисляющие фенолы, и тирозиназу, окисляющую азотсодержащие соединения с бензольным кольцом, например тирозин ила фенилаланин. Сейчас эти ферменты считают за единую группу. Ферменты этого типа, видимо, имеют строение гемов, однако & противоположность цитохромам в их состав входит не железо,, а обычно закисная медь. Поэтому грибы, образующие обильно тирозиназу, нуждаются в повышенных дозах меди и могут иногда, добывать ее из медьсодержащих фунгицидов. Железо и марганец могут выступать как конкуренты и ингибиторы лакказы.

Лакказой, окисляющей такие соединения, как перокатехин,. гидрохинон, резорцин, бензидин и т. п. в соответствующие хиноны,. обладает большинство грибов — дереворазрушающих базидиомицетов, например Oudemansiella mucida, Polyporus versicolor, Polyporus zonatus, Collybia velutipes, Psalliota bispora. У всех этих грибов лакказа выделяется в окружающую среду, почему оии все дают реакцию Бавендамма на посинение введенной в среду гвая-кодовой кислоты (Lyr, 1958). Эта реакция отсутствует у возбудителей буровой гнили древесины, как. Coniophora cerebella (С. putea-na), Lentinus squamosus или Daedalea quercina. Их считали ранее неспособными образовывать полифенолоксидазы, однако в настоящее время выявилось, что многие из них, в частности возбудители бурой гнили из родов Polyporus и Coniophora, имеют внутриклеточную полифенолоксидазу, которую они не способны выделять в окружающую среду. В частности, это касается Coniophora puteana (Rosch, 1966).

Среди грибов — возбудителей белой гнили — продуценты вне* клеточной лакказы встречаются очень часто, а среди обследован* ных Люром 103 видов дереворазрушителей их оказалось 47% (Lyr, Ziegler, 1959). Из Polyporus versicolor был получен и охарактеризован гомогенный препарат лакказы, которую он продуцирует очень обильно. Стимуляторами полифенолоксидазы оказались органические растворители, например 50%-й алкоголь, предположительно способствующий диссоциации требуемого для действия энзима компонента. Ингибиторами лакказы и, видимо, естественно

ными ее регуляторами являются нуклеиновые кислоты, как РНК, так и ДНК, а также другие соединения пуринов. Предположительно они связывают входящую в состав фермента медь, а также и белковый компонент фермента. Лакказа Polyporus versicolor и P. zonatus оказалась эффективной в пределах рН от 3,0 до 6,5 с оптимумом действия при рН 5,0 и продукция ее специфически увеличивалась в 60 раз при введении в культуральную среду 33 мг/л йодида калия (Lindenberg, Fahreus, 1952).

Функция внеклеточной лакказы дереворазрушающих грибов начала разъясняться на модели грибов — возбудителей белой гнили древесины — в связи с выявлением роли фенолоксидазной системы в разрушении лигнина, сопряженной с целлюлозоразрушаю-щей способностью этих грибов. Оказалось, что активность целлю-лаз при разложении древесины до конечного продукта, целлобио-зы, тесно связана с образованием фенолоксидазами хинонов и *феноксирадикалов через действие энзима целлобиозохинонокси-.доредуктазы (Westermark, Eriksson, 1974). Это было показано на примере такого вида гриба — возбудителя белой гнили древесины, .как Sporotrichum pulvirulentum, являющегося несовершенной стадией базидиомицета Phanerochaete chrysosporum. Окислительно-восстановительная система этого гриба (типа лакказы) играет регулирующую роль в комплексных процессах разложения грибами лигнина и целлюлозы. Это было доказано тем, что мутант этого триба с дефицитом фенолоксидазы оказался способным разрушать лигнин только при добавке в его культуру лакказы (Ander, Eriksson, 1976). Механизм этой регулирующей функции, изученный на примере гриба Pleurotus ostreatus, состоит, видимо, в том, что промежуточный продукт разложения целлюлозы — целлобиоза окисляется с помощью дегидрогеназ (целлобиозохиноноксидоре-дуктаз) с восстановлением хинона в феноксирадикал, возникающий при деградации лигнина, заканчивающейся полимеризацией •феноксирадикала и образованием меланина. Таким образом, цел-люлозоразрушающая и лигнинразрушающая способности грибов оказываются тесно взаимосвязанными и взаимно регулирующими друг друга (Hiroi, Eriksson, 1976).

Лакказа считалась неспособной окислять ароматические аминокислоты типа тирозина или фенилаланина. Эту способность приписывали другому, близкому к ней по свойствам ферменту — ти-розииазе. Однако сейчас большей частью эти два фермента считают идентичными. Тирозиназа также содержит в качестве кофер-мента медь, что доказывается реактивацией ее ионами Си2+ при подавлении синильной кислотой.

Тирозиназа, играющая большую роль в обмене животных при образовании дигидроксифеиилаланина (ДОФА), предшественника гормонов надпочечников адреналина и норадреналина, очень распространена и у грибов микоризообразователей, таких как виды Boletus и Lactarius. Мякоти их плодовых тел свойственно синеть на изломе (у подосиновика, Boletus luridus, груздя, белянки и других, видов Lactarius), Также синеет она у шампиньона.

Тирозиназа бывает как внеклеточной, выделяющейся в среду*, так и внутриклеточной, причем последняя была обнаружена у ряда дереворазрушающих грибов, как Polyporus schwelnitzu и P. sulphureus (Rosch, 1966). Роль ее у грибов, вероятно, в некоторых чертах сходна с ее ролью у животных, у которых продукты* образующиеся при действии тирозиназы (адреналин и норадрена-лин), принимают большое участие в явлениях проницаемости и, гомеостаза.

Поскольку регуляция проницаемости мембран особенно сильно-должна влиять на питание паразитных и микоризообразующих грибов, наблюдаемое обилие у них тирозиназы должно согласовываться с этой точкой зрения. Другим доказательством ее правильности является способность грибной тирозиназы образовывать из-L-тирозина или фенил ал анина в присутствии аскорбиновой кислоты дигидроксифенилаланин (ДОФА)—предшественник адреналина животных. Продуктом дальнейшего действия тирозиназы на ДОФА или окисленные производные индола оказываются конденсированные, соединения, укрупнение молекул которых ведет к образованию темного пигмента меланина и выявляется в форме-посинения мякоти плодовых тел на изломе. Сходным образом протекает меланиногенез у животных.

Другой тип меланинов, не содержащих азота, например у Dal-dinia concentrica, образуется возможно уже при участии лакказы: из продуктов конденсации соединений типа стероидов или фенан-трена. Однако такие меланины у грибов более редки, а чаще у них обнаруживаются азотсодержащие, сформированные из фрагментов ДОФА или индола. Приписываемая меланинам экологическая: роль состоит во всесторонней защите от повреждений в экстремальных условиях обитания, включая солнечную, особенно ультрафиолетовую радиацию, низкие и высокие температуры, сухость воздуха и субстрата. Защитный эффект меланина, по мнению-автора этой гипотезы (Н. Н. Ждановой), неспецифичен и сводится к поддержанию нормального для грибной клетки уровня окислительно-восстановительного режима, рН и ионной силы, смещающихся под влиянием экстремальных воздействий (Жданова, 1976).

Пероксидаза и каталаза. Среди оксид аз порфиринового типа,, связанных как с кофактором с трехвалентным железом (Fe3+),. у грибов также обильно встречаются пероксидаза и каталаза-Первая из них отщепляет кислород от органических перекисей, а вторая расщепляет перекись водорода с образованием атомарного кислорода и воды. Отличие этих ферментов от цитохромов? заключается в том, что они не окисляют, а восстанавливают перекиси, вследствие чего их активная форма не восстановленная, а окисленная и функционирует соответственно реакции: Fe3+-*--^Fe2+, а производимая ферментом трансформация субстрата выглядит подобно реакции: H202-*-H20+0 (Lindenmayer, 1965). 06af этих фермента широко распространены у грибов. Каталаза была обнаружена у Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger, Myrothecium verrucaria, Caldariomyces fumago (Shaw, Hager,1961), у ко-^ торого она участвует в системе окислительного хлорирования (3-кетоадипиновой кислоты и у базидиомицета Oudemansiella mucida. -Участвует она и в системе окисления глюкозо-6-фосфата в 6-фос-<фоглюконат у A. niger и других плесневых грибов (Андеркофлер, 19636). Пероксидаза, видимо, очень характерна для дереворазру-шающих грибов из категории разрушителей ядровой древесины. Среди изученных Люром 103 видов грибов-дереворазрушителей -образующими пероксидазу оказалось только 12%, против 47%, образующих лакказу, и все они относились к разрушителям ядра древесины дуба или сосны.

Отсюда возникает предположение, что окисление циклических компонентов лигнина, разрушителями которого являются эти виды, зависит от наличия у них пероксидазы.

Особенно много пероксидазы оказалось у видов из рода Phellinus, в частности у Phellinus igniarius (Lyr, 1959). Грибная пероксидаза оказалась сходной с лакказой по их отношению к температуре, хотя и близкой по другим свойствам к растительной перок-сидазе. Например, у нее очень близкий к растительной пероксида--зе оптимальный рН (5,0—6,3) и температурный коэффициент Qio (повышение активности при увеличении температуры на 10°), «близкий к 2,0. Реакция ускоряется три таком коэффициенте до ?50%,но,вообще, термостабильность энзима зависит от вида гриба, например, у Phellinus robustus энзим инактивируется на 50% при 77° С, а у Fomes annosus при 60 °С. Этанол в концентрации 4% ннактивирует энзим. '

Каталаза и пероксидаза обильно накапливаются в мицелии Penicillium chrysogenum в процессе ферментации пенициллина, но главным образом внутриклеточно, а в среду выходят только в конце роста в начале автолиза клеток мицелия (Маттисон, 1956).

При анализе пероксидазной активности у грибов дейтеромице-тов, живущих на опавших листьях и на хвойном опаде, оказалось, что от 30 до 60% из их числа обладают этой способностью, особенно при выращивании их на субстратах пероксидазного окисления, таких как таннин, галловая кислота, пирогаллол, аскорбат или отвар дубовой коры. Те же виды почвенного происхождения обладали этой способностью не более че

страница 39
< 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
(19.10.2019)