Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

авляет Cerato-stomella multiannulata (Ophiostoma multiannulatum), не усваивающая сульфатов, а только сульфид аммония, цистин и цистеин (Лилли, Барнетт, 1953) и сапролегнии, нуждающиеся в серосодержащих аминокислотах. По Волконскому (Фостер, 1950), они относятся к паратиотрофам, а усваивающие сульфаты — к эутиотро-фам. Сера требуется при добавлении ее в питательные среды в сотых или тысячных долях процента, но количество ее в клетках меняется в зависимости от ее концентрации в среде и от концентрации азота (так как она входит в состав белков) и может колебаться от 0,1 до 0,5% от массы сухого мицелия (Lilly, 1965).

Фосфор входит в виде ортофосфорной кислоты в нуклеопротея-ды, функцией которых является передача наследственных свойств и синтез белков. В связи с этим он необходим всем живым организмам. В табл. 2.2 представлены обнаруживаемые у грибов содержащие фосфор нуклеопротеиды.

Накопление нуклеотидов в мицелии грибов соответствует преобладающему у данного вида или в данной фазе развития обмену. Например, у хитинообразующих грибов обилен уридинфосфатаце-тилглюкозамин (УДФАГ) в богатых жиром склероциях спорыньи (Claviceps purpurea) — цитидинфосфат, у дрожжей и в молодом мицелии Penicillium chrysogenum — АТФ (Белозерский, Кулаев, 1964; Крицкий, 1965; Мансурова, 1966). Датчиками энергии фосфорных связей обычно являются трифосфаты нуклеотидов (реже дифосфаты), но у грибов как источники энергии (связи —О—Р—) еще широко используются неорганические полифосфаты, описанные в первой главе, накапливающиеся в мицелии иногда в очень большом количестве (Кулаев, 1975).

Фосфат является также обязательной составной частью большинства кофакторов окислительных, восстановительных, гидролитических и декарбоксилирующих коферментов, например НАД и НАДФ. Хотя роль фосфора как непосредственного кофактора ферментов кажется незначительной (табл. 2.3), однако почти ни одна

Нуклеотиды, обнаруживаемые в кислоторастворимон (в холодной хлорной или трихлоруксусиой кислотах) фракции Penicillium chrysogenum или Agaricus bisporus

Кислоторастворймые нуклеотиды

В мицелии Penicillium chrysogenum (Мансурова, 1966)

В плодовых телах Agaricus bisporus (Крицкий, 1965)

АМФ

АДФ

АТФ

УМФ

УДФ

УДФГ

УД Ф-галактоза

УДФАГ

ЦДФ

ЦДФХ {X — этаноламин?)

ГМФ

ГДФ

НАД

ИМФ

+

+ + + + +

+

+ +

+

+

Примечание. Обозначения в списке сокращений. ГМФ — нофосфат. гуанозинмонофосфат.

Таблица 2.3

Извлекаемые из грибов ферменты, активируемые фосфором (по Диксону и Уэббу, 1982)

Класс фермента Фермент Кофактор Реакция Источник

Редуктаза Дезаминаза НАДФН.гнитратре-дуктаза

уреаза Р

флавин Мо P НАДФНд+нитрат = = НАДФ -f- нитрит +

+ н2о

мочевина -f- Н20 = = СО, + 2NH3 плесневые грибы

плесневые грибы

ферментная реакция не обходится без фосфора как донора энергии. Весь обмен углеводов идет при обязательном фосфорилиро-вании всех видов Сахаров от триоз до седогептулозы, с присоединением от одной до двух молекул фосфорной кислоты, например, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат и т. д. С участием фос-форилирования протекают все процессы брожения и дыхания.

Вместе с азотсодержащим спиртом и жирными кислотами фосфор входит в состав фосфолипидов и других эфиров, например фитина (фосфорного эфира инозита).

Фосфор усваивается грибами в виде Р042_, органических фосфатов и фосфатэфиров и требуется при введении в питательную среду в количестве от 0,1 до 0,2%. Некоторые грибы, например растущий на среде с целлобиозой Merulius (Serpula) lacrymans, предпочитают органические фосфаты неорганическому ортофосфа-ту. Содержание фосфора в грибах меняется в зависимости от возраста: в спорах и в молодом мицелии его всегда больше, чем в старом. Например, у Aspergillus niger на третий день культивирования его содержится 12,7 мкг на 1 мг массы сухого мицелия, а на девятый день — 2,4 мкг/мг (Lilly, 1965).

Близкие к этим данным были получены нами (Беккер, Дмитриева и др., 1972) для культивируемого на среде с кукурузным экстрактом и глюкозой A. fumigatus, где общее количество определявшихся фосфорных соединений достигало 22—25 мкг/мг сухой массы мицелия (или 2,2—2,5%). При этом порядка 20—25% от их количества составляли кислоторастворимые полифосфаты, 4—5%—свободные нуклеотиды и около 70%—РНК. Количество ДНК не превышало 7—9% от общего количества определяемых фосфорных соединений, а соотношение между РНК и ДНК составляло почти целый порядок (РНК было в 7—8 раз больше, чем ДНК (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Количество фосфорных соединений в мицелии Aspergillus fumigatus из трехдневной культуры на качалке на среде с кукурузным экстрактом и глюкозой (по Беккер, Дмитриевой и др., 1972)

Первая серия опытов Вторая серия опытов

фосфорные соединения мкг/мг массы сухого мицелия % к общему количеству фосфорных соединений мкг/мг массы сухого мицелия % к общему количеству фосфорных соединений

днк

РНК

Мононуклеотиды

Кислоторастворимые полифосфаты Общее количество фосфорных соединений 1,95 14,77 0,93 4,29 21,94 8,88 67,31 4,23 19,55 100,00 1,73 16,66 1,39 5,21 24,99 6,92 66,66 5,56 20,84 100,00

Общее количество, % к массе сухого мицелия 2,19 2,50

Для дрожжей указываются еще большие отличия в их концентрациях, а именно отношение ДНК: РНК составляло 1: 50, а общая концентрация нуклеиновых кислот в ядре не превышала 10% от общего количества в мицелии. Такое высокое преобладание РНК над ДНК в клетке является, видимо, характерным для вегетативных форм роста очень многих грибов и отличает их от других организмов.

Калий требуется грибам в количествах, соизмеримых с фосфором (от 40 до 150 мг на литр среды), поэтому в питательных средах они дозируются вместе в виде фосфата калия. Калий весьма специфичен и заменяется натрием и бериллием только частично. Он активирует ряд ферментов (табл. 2.5).

Из объективных данных можно заключить, что при недостатке калия у Aspergillus niger образуется много щавелевой кислоты, т. е. происходит неполное окисление и выделяется NH3 вследствие торможения синтеза или аминирования органических кислот и отсюда торможения синтеза белка. При достаточном количестве калия и недостатке витамина В] происходит торможение декарбокТаблица 2.5

Извлекаемые нз грибов ферменты, активируемые иоиом калия (Диксои, Уэбб, 1982)

Класс ферментов Фермент Кофакторы Реакция Источники

Дегидро- альдегиддегидро- к+ альдегид + НАДФ + Н20 = дрожжи

геиазы геназа, = кислота -f- НАДФНа

Синте- ацетилкоэнзимА- к+ АТФ +ацетат+КоА=АМФ+ дрожжи

тазы синтетаза Mga+ + пирофосфат + ацетилКоА

пантотеиатсиите- к+ АТФ+1-пантоат-|- Р-алаини= плесневые

таза Mg2+ +АМФ+пирофосфат-|-1 -паи-тотенат грибы

НАД-сиитетаза к+ АТФ + дезамидо-НАД-Ь-глу- дрожжи

Mg2+ тамин 4- Н20 = АМФ -f

i

пирофосфат-НАД {- L-глу-тамат (можно вместо глута-мииа использовать NH3)

силирования продуктов углеводного обмена и накапливается пировиноградная кислота, следовательно, калий участвует в синтезе кетокислот (Lilly, 1965). Механизм действия калия на обмен углерода стал выясняться при изучении его роли в проницаемости и усвоении минеральных компонентов среды и в поддержке в клетке изменяющегося при дыхании и брожении нормального баланса ионов, особенно концентрации Н+.

Оказалось, что К+, Na+ и Н+ имеют одинаковый переносчик через мембрану, но сродство этого переносчика к натрию в 20— 25 раз ниже, чем к калию, что и объясняет незаменимость калия в обмене. В отсутствие К+ (компенсатора) концентрация Н+-ионов в клетке должна повышаться до непереносимого белками плазмы предела вследствие накопления кислых продуктов дыхания и брожения и всасывания анионов, прежде всего Н2Р04~. Отсюда компенсация понижения рН при недостатке калия осуществляется в форме выделения NH3.

Сбалансированное усвоение организмами калия н фосфора объясняется тем, что фосфорная кислота в клетке ведет себя как обменная система анионов Н2Р04_ и ОН~ При усвоении ее среда подщелачивается, а клеточное содержимое подкисляется. Однако К"г способен входить в клетку наравне с Н+ и в 5 раз быстрее других катионов, но обратное вытекание его из клетки в 30 раз меньше, чем Н+ (из клетки способно выделяться 20 мкмоль/кг/ч К+ против 600 мкмоль/кг/ч для Н+). Поэтому концентрация калия в клетке (при рН 6,0) может достигать 200 мкмоль/кг, а Н+ только 0,001 мкмоль/кг и вытекание Н+ из клетки при этом не прекращается.

Таким образом, К+ всасывается из среды избирательно, даже когда внутренняя концентрация его в 5000 раз больше наружной. Натрий всасывается в 20 раз слабее калия, а выделяется намного быстрее.

Следовательно, калий непосредственно не участвует (Rothstein, 1965) в реакциях метаболизма, как микроэлементы и сера, в их энергетическом снабжении, как фосфор, или в композиции клеточных структур, как азот, кислород, водород и углерод. Его функция состоит в конструировании механизма обмена с внешней средой и в поддержании нормальных для обмена физико-химических условий гН, рН, баланса ионов в клетке.

Магний очень необходимый элемент. Потребность в нем близка к потребности в сере, что является обоснованием для применения его в средах в виде MgS04. Aspergillus niger требуется для оптимального роста 20 мг/л Mg2+, Allomyces arbuscula — 9 мг/л.

Содержание магния в мицелии зависит от возраста культуры и типа источника азота. Так, клетки трехдневной культуры мицелия A. niger на среде с аммонийным азотом содержали 0,13%г а с нитратным — 0,26% магния (Lilly, 1965). Можно искусственно обогатить мицелий магнием на богатой им среде.

В дрожжах концентрация магния достигает 292 мкг/кг сырых клеток, но они плохо растут без достаточного количества калия в среде. Эти соотношения объясняются значением калия для усвоения Н2Р04_ и ролью магния в фосфорилировании. Магний является составной частью (кофактором) фосфатаз. Внешне это проявляется в согласованном усвоении обоих элементов: на каждые 36 атомов фосфора требуется 1 атом магния.

Магний играет большую роль в углеводном обмене и всех синтезах на основе использования энергии фосфорных связей. Около 50 ферментативных реакций у грибо

страница 7
< 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
Химический каталог

Copyright © 2009
(23.03.2016)