есть общие энзимы этого обмена, такие как по-лифосфат-фосфогидролаза (ПФГ), полифосфаткиназа (ПФК) и дифосфоглицерат-полифосфаттрансфераза (ДФГ-ПФТ).

Однако уже такой энзим, как ПФК, переносящий фосфат с АТФ на полифосфат и обратно с полифосфата на АДФ, действует в обоих направлениях только у Eubacteria, а у актиномицетов и

Толуидиновоя синяя

Пароним

возраст, фазы

Рис, 1.3. Волютин, сформировавшийся в виде гранул после витальной окраски мицелия Penicillium chrijsogenum, из погруженной культуры в его различных возрастных фазах. Обесцвеченные этанолом гранулы в III и в начале IV воз растных фазах окрашиваются в красноватый цвет толуидинблау и не окраши ваются пиронином, т. е. содержат полифосфагы. Начиная с перехода мицелия is V возрастную фазу они окрашиваются пиронином и в синий цвет толуидинбла\ 1. е, содержат РНК (Дмитриева, Беккер. 1962)

грибов только в одном и взаимопротивоположном. У грибов сннте.ч полифосфатов за счет АТФ вообще не возможен.

У форм, причисляемых Н. А. Красильниковым (1970) к акти номицетам, имеются кроме этих еще три энзима: полифосфатглюВключение в метаболизм полифосфатов различных ферментов у бактерий, актиномицетов и грибов (Кулаев, 1975) (стрелками показано наличие ферментов в дайной группе организмов)

Ферменты

Procanjcta

Eucaryota

ПФД

(оптимальный рН 3,2—3,4) ПФГК

(оптимальный рН 7,4)

ПФФК

ПФ-АМФ-ФТ

ПФК

(оптимальный рН 7,2) ДФГ-ПФТ

(оптимальный рН 7,2—7,4) ПФГ

(оптимальный рН 7,1—7,5)

Acfinomycetes

\

АТФ^АДФ АТФ-^АДФ

t t

1 1

Eubacteria Aciinomycetes

Fungi

АДФ-^АТФ (не у всех)

t

Fungi

кокиназа (ПФГК) и полифосфатфруктокиназа (ПФФК), а также полифосфат-АМФ-фосфотрансфераза (ПФ-АМФ-ФТ), отсутствующие у Eubacteria и у грибов. Напротив, грибы обладают, как и в случае многих других их ферментных систем, системой энзимов с действием эндотипа, расщепляющей полифосфаты на разной длины олигомеры в середине их цепи. Эти энзимы действуют в противоположность предшествующим только в кислой зоне рН (оптимальный рН 3,2—3,4) и носят название полифосфатполи-фосфогидролаз, или полифосфатдеполимераз (ПФД). Они, видимо, имеют адаптивный характер.

Полифосфаты представляют собой чисто неорганические соединения, состоящие из мономеров ортофосфорной кислоты, чаще всего построенные в форме линейных неразветвленных цепей, содержащих от трех, четырех и до 300 мономеров фосфата (Кулаев, О

и

1975): —О—Р—О—.Иногда они, видимо, встречаются в форме

двухфрагментного пирофосфата или циклических метафосфатоз (например, три-, тетра- и гексамерных), Возможны также нестойкие сетчатые структуры и более стойкие сочетания фосфорной кислоты с двух- и трехвалентными металлами, образующими сетчатые структуры с фрагментами ортофосфата, как, например, обнаруженные у грибов (Кулаев, 1975), имеющие функции детоксикато-ров избытка свободного ортофосфата и запасников фосфора и металлов (рис. 1.4).

Наиболее распространенная у грибов и энергетически доступная форма высокомолекулярных полифосфатов представляет собой линейные цепи с очень различным числом фрагментов фосфата,

существующие в виде непрерывного ряда соединений от пирофос-фата (два фрагмента фосфата) до содержащих 300 фрагментов и более высокополимерных форм. Разделение их на фракции с помощью экстракции разными растворителями является довольно

Рис. 1.4. Предположительная структура полимерного ортофосфата железа (Кулаев, 1975)

условным, однако дает все же возможность связать эти фракции с определенной их локализацией и функциями в клетке. Обычно насчитывают четыре-пять таких фракций (табл. 1.7).

Таблица 1.7

Характеристика степени полимериости разных фракций полифосфатов ливиых дрожжей (Кулаев, 1975)

Номера Экстракция Содержание поли-фосфатов Средняя Средняя молекулярная

фракций

мг/г сухого вещества % от общего фосфора длина цепи, п масса калиевой соли

1

2 3 4 1 %-й раствор трихлоруксусиой кислоты насыщенный раствор NaCl04 NaOH рН 10 0,05 и. NaOH 0,54

1,74

0,33 0,54 6

21 4 6 4

20 55 260 530

2 400

6 500 30 700

Сумма полифосфатов 3,15 37 — —

Согласно способу их экстракции эти фракции носят названия кислоторастворимой (ПФ^, солерастворимой (ПФ2), щелочерас-творимых (ПФэ и ПФ4) и растворимой в хлорной кислоте при нагревании (ПФ5). Средняя длина цепи и средняя молекулярная масса каждой фракции, как можно видеть из результатов анализа фракций из дрожжей (см. табл. 1.7), последовательно возрастают, достигая длины цепи порядка 260 п и молекулярной массы около 30 000. При этом четыре из перечисленных фракций были обнаружены у всех подробно изученных в этом отношении грибов (табл. 1.8).

Таблица 1.8

Содержание полифосфатав в клетках Endomyces magnusii. Neurospora crassa и в плодовых телах Gyromitra esculenta в мг фосфора на г сухого мицелия (Кулаев, 1975)

фракция Е. magnusii N. crassa G. esculenta

поли- Экстракция клетки мицелий плодовые

фосфатов 12 ч. роста 17 ч. роста тела

ПФХ 0,5 н. НС104; 0—4 °С 1,10 0,62 0,00

ПФ2 насыщенный раствор NaC104; 0,90 1,24 1,52

0—4 °С

ПФ3 NaOH рН 9,0; 0—4 °С 0,20 0,12 0,24

ПФ4 NaOH рН 12,0; 0—4 °С 0,90 0,82 0,01

ПФБ 10%-й раствор НС104; 100 °С 0,40 0,00 —

Сумма полифосфатов 3,50 2,80 1,77

Общий фосфор 17,30 15,6 6,03

В общем итоге полифосфаты были найдены в мицелии грибов всех обследованных классов, а именно у двух миксомицетов, двух видов мукоровых грибов, восьми сумчатых, двух базидиальных, 13 видов несовершенных и 14 видов дрожжей, т. е. у всех из обследованного 41 вида грибов (Кулаев, 1975). По-видимому, наиболее обильно у грибов представлена фракция ПФг, а в наименьшей степени фракции ПФ3 и ПФ5, однако их относительное количество сильно зависит от вида гриба, условий его роста и возраста культуры.

Биосинтез конденсированных полифосфатов по всем данным начинается в основном с наиболее высокополимерной фракции, а остальные получаются путем ее деградации. Однако возможны и восходящие синтезы за счет пирофосфата, освобождающегося в метаболических процессах, например при синтезе нуклеиновых кислот. Этим процессом, видимо, объясняется синхронное с синтезом РНК у Neurospora crassa накопление фракции ПФ2, сочетающееся с уменьшением содержания наиболее лабильной кисло-торастворимой фракции ПФ1 (рис. 1.5).

Общие функции конденсированных линейных полифосфатов в клетках грибов весьма схожи с функциями АТФ и состоят в снабжении для метаболических реакций фосфором и энергией, высвобождающейся при разрыве макроэргической связи —О—Р—. Однако у них есть и сильные отличия от АТФ, так как, во-первых,

ванность между процессами, сопровождающими их биосинтез, и местами их накопления в клеточных органеллах. В протопластах Neurospora crassa, освобожденных ферментом улитки от клеточной оболочки, оказались гидролизованными до оставшегося в протоТяблица 1.9

Коэффициенты корреляции (г) между скоростями накопления различных фракций полифосфатов и полисахаридов у Saccharomyces carlsbergiensls (Кулаев, 1975)

Полисахариды Полнфосфаты Коэффициент корреляции г

Гликоген 0,077+0,02

Сумма полисахаридов сумма полифосфатов 0,806+0,68

Гликоген ПФ2

0,141+0,08

сумма ПФ2, ПФ3, ПФ4, 0,173+0,08

ПФ5

Глюкан -f- маннан » 0,750+0,087

Глюкан ПФа 0,291+0,180

ПФ3 0,615+0,122

Маянан ПФ2 0,136+0,192

ПФ3 0,035+0,196

» ПФ4 0,813+0,098

пласте ортофосфата обе наиболее высокомолекулярные фракции полифосфатов (ПФ4 и ПФ5). что указывало на их локализацию на поверхности клеточной мембраны вблизи от оболочки клетки (табл. 1.10).

Таблица 1.10

Содержание высокомолекулярных полифосфатов в клетках, протопластах, ядрах и митохондриях Neurospora crassa. Данные в мг фосфора/г сухого вещества (Кулаев, 1975)

Фосфорные соединения Целые клетки Протопласты Ядра Митохондрии

Сумма высокомолекулярных 5,6 3,0 0,2 0,0

полифосфатов

Кислоторастворимые (ПФ1) 1,8 1,8 0,0 0,0

Солерастворимые (ПФ2) 1,0 1,2 0,2 0,0

Щелочерастворкмые (ПФ4) 2,0 0,0 0,0 0,0

Экстракт горячей НС104 0,8 0,0 0,0 0,0

л (ПФВ)

Ортофосфат 1,1 3,0 0,0 0,1

Общий фосфор 17,3 17,2 1,5 2,4

Дальнейшее фракционирование нативных клеточных органелл с помощью ультрацентрифугирования в градиенте сахарозы и их анализ показали наличие в ядре только одной фракции (ПФ2), связанной с биосинтезом РНК. Кислоторастворимая фракция

(llOi) и большая часть солерастворимой фракции (ПФ2), скорее всего входящие в состав волютина грибов, остались в протопласте, где, как известно, протекает гриколиз; в месте локализации дыхательной цепи, в митохондриях, полифосфатов не оказалось совсем.

Относительно фосфорных соединений необходимо добавить, что, хотя мы и не имеем сейчас точных критериев для суждения о со-ставе нуклеиновых кислот, можно все же утверждать, что оин отличаются у грибов от других организмов по их количественной характеристике. Так, по нашим данным (Беккер, Дмитриева и др.„ 1972), доля ДНК от общего количества фосфорных соединений в мицелии Aspergillus jumigatus ие превышает 7—9%, тогда как. доля РНК достигает 65—70% от их количества. Если сравнить обогащенность клетки ДНК у разных организмов, то выясняется,, что по этому критерию, так же как и по числу пар нукдеотидов на клетку, грибы находятся на относительно невысоком уровне сложности организации их генома, приближаясь в этом отношении к низшим беспозвоночным, как моллюски или губки. Они далеко отстают от высших растений, сложность организации генома которых сопоставима с таковой у птиц, рыб и ракообразных (Ле-нинджер, 1974). Однако при сравнении с бактериями сложность генома грибов оказывается выше на целый порядок (грибы — 0,02—0,17; бактерии — 0,002—0,06 мкг ДНК на клетку).

4. Антибиотики, токсины грибов и вещества — регуляторы проницаемости

Из других типичных для грибов соединений, обычно вырабатываемых ими в небольших количествах, выявляются такие продукты адаптивного назначения, как антибиотики, токсины и амины— регуляторы проницаемости мембран. Все эти категории веществ встречаются и у других организмов с осмотическим питанием: у прокариот — бактер