Биологический каталог




Физиология и биохимия грибов

Автор З.Э.Беккер

в идут с участием магния. Так, 18 фосфокиназ осуществляют фосфорилирование и перенос энергии фосфорных связей с одного соединения на другое, 16 транс-фераз осуществляют с помощью энергии фосфорных связей синтезы с переносом углеродсодержащих фрагментов с одного соединения на другое. Ряд фосфатаз производят отщепление Н2Р04~, ряд синтетаз осуществляют конденсацию с участием фосфорилирова-ния. Другие ферменты также действуют при участии магния (му-тазы, изомеразы, лиазы и редуктазы) (Диксон, Узбб, 1982).

В синтетазах магний участвует преимущественно совместно с калием. По-видимому, все же не все фосфатазы связаны именно с магнием, так как, например, он активирует у Penicillium chryso-genum ферменты, деполимеризующие мета-, пирофосфаты, АТФ1 при рН 6 и подавляет их при рН 3,5. С другой стороны, он возвращает активность фосфатазам, инактивированным цианидом (Sadasivan,. 1965).

На пектиновые энзимы он влияет также различно в зависимости от оптимума их рН, подавляя энзимы Botrytis drierеа с оптимальным рН 4—5 и активируя энзимы Pythium debarianum с оптимальным рН 8—9 (Ashour, 1954). Магний способен нейтрализовать действие ряда ядов (сулемы, борной кислоты) возможно вследствие антагонизма ионов. Магний сильно угнетает одни биосинтезы биологически активных веществ (например, токсинов уров-ской болезни у Fusarium sporotrichiella var. роае—представляющих собой стероиды или трихотецины) и стимулирует другие (например, образование янтинеллина у P. janthinellum (Беккер, 1963).

Кальций в золе грибов содержится от нескольких единиц до 50%. Особенно часто он встречается в виде щавелевокислого кальция, например в мицелии Merulius (Serpula) Iacrymans. Нередко кальций играет роль нейтрализатора избытка органических кислот, образующихся в обмене многих грибов. В отсутствие его урожай мицелия Aspergillus niger и Fusarium снижается. У некоторых водных форм грибов, например у Allomyces arbuscula, он принадлежит к числу обязательных элементов (Lilly, 1965) и участвует в транспорте аминокислот. Ион Са2+ является также необходимым элементом для роста оомицета Phytophthora infestans, оптимально эффективным в концентрации от 50 до 500 мкМ (Окороков и др., 1976) (рис. 2.1). Специфичным переносчиком Са2+ в мицелии и

10 100 500 kOOO 9000

[саг*],мкм

Рис. 2.1 Рис. 2.2

Рис 2.1. Влияние концентрации кальция иа рост Phytophthora infestans. 1—масса сухого мицелия; 2 — накопление в нем Саа+ (Сысуев. 1979)

Рис. 2.2 Влияние Mg2+ - АТФ (10 мкМ). Mg2^ ]»ГИ (10 мкМ) н Mg2^ (ПФ1 (1 мкМ> на поглощение "Са (1 MKMI проростка VT; Phytvphthora infestans;

К ~ контроль {Сысуев 1079*.

донором энергии оказалась магниевая соль пирофосфата (РРн), тогда как магниевые соли АТФ и полифосфатов (ПФ„) ингибиро-вали этот процесс (рис. 2.2; Сысуев, 1979). Неорганический фосфат не проявлял действия (Okorokov et al., 1978). Участвующая в освобождении энергии для переноса Са2+ в клетку пирофосфа-таза теряла активность при избыточном введении ионов Са2+ в среду при инкубации in vitro (выше 5 мкМ), что должно вести к прекращению транспорта этого элемента в клетку (Сысуев и др., 1977; Сысуев, 1979). Оптимальная доза Са2+ для роста Phyto-phthora injesians находится в пределах от 50 до 500 мкМ на грамм сухого мицелия, что составляет порядка от 0,2 до 2 мг на 1 литр культуральной среды. Роль иона кальция для метаболизма P. in-festans в этих работах осталась не вполне ясной. Наблюдаемой в присутствии Са у другого оомицета Achlya стимуляции транспорта аминокислот установить не удалось у Phytophthora (Сысуев и др., 1977). Возможно, что Са замешан в функции проницаемости клеточных мембран этого гриба.

Кальций является составной частью (коферментом) ряда гид-ролаз (табл. 2.6), например а-амилазы и некоторых гидролаз цикТаблица 2.6

Извлекаемые из грибов гидролитические ферменты, содержащие Са2+ (Диксон, Уэбб, 1982)

Фермент Кофактор Реакция

а-Амилаза Са2+ гидролиз а-1,4-глюкановых связей полисахаридов с 3 и более остатками а-глюкозы (крахмал, гликоген и родственные им полисахариды)

гидролиз одной а-1,4-глюкановой связи цик-логептаглюканл с образованием линейного гептаглюкана

гидролиз одной а-1,4-глюкановой связи цик-логексаглюкана с образованием линейного гекср.глюкана с концевой ^-конфигурацией (инверсия)

Циклогептаглкжаназа Циклогексаглюканаза Са2+ Са2+

лических полисахаридов (Диксон, Уэбб, 1982). Вероятно, в силу конкуренции с магнием кальций может подавлять активность некоторых фосфатаз у Penicillium chrysogenum (Sadasivan, 1965).

Микроэлементы (или следовые элементы) необходимы для обмена в незначительных количествах (тысячных и десятитысячных долях процента, по Стайнбергу, от 0,3 до 0,02 мг/л). К ним относятся железо, цинк, медь, марганец, молибден, кобальт, бор и некоторые другие (для грибов также галлий, скандий). Они входят в состав ферментов. Для изучения потребности в микроэлементах у грибов большую роль сыграли работы Стайнберга (1919), исследовавшего ее на модели Aspergillus niger.

Железо — микроэлемент, требующийся в наибольшем количестве (0,001%), его даже добавляют в среды на водопроводной воде, например в среду Чапека. На среде без железа урожай Л. niger снижается в 70 раз. Усваивается железо в основном в форме растворимых неорганических солей (сульфатов и хлоридов), но некоторые грибы удовлетворяются хелатами железа органического происхождения (гемы, цитохромы и другие), например Pitobolus (Page, 1962, цит. по Lilly, 1965), Железо входит в состав ряда важных окислительных ферментов со структурой порфиринов, особенно участвующих в дыхательной цепи и цикле Кребса (табл. 2.7).

Таблица 2.7

Извлекаемые из грибов оксигеиазы, гидратазы и дегидрогеназы, активируемые Fe2+ (Диксон, Уэбб, 1982)

фермент Кофактор Реакция Источники

Протокатехинатоксиге- Fe2+ протокатехинат + 02 = 3-карбок- плесневые

наза сицисмуконат грибы

Аконитатгидратаза Fe2+ цитрат=цисаконитат -f- Н20 широко рас(аконитаза) SH пространены

Су кцинатде гидрогена- флавин сукцинат -т-акцептор=фумарат-|- дрожжи

за Р + восстановленный акцептор

(акцептор феназиналкилсульфат)

К числу ферментов, содержащих железб как кофактор, относят каталазу, пероксилазу, цитохромы b и с, цитохромоксидазу и цито-хромпероксидазу, но, кроме того, оно активирует ряд других ферментов. Механизм участия железа в окислительных реакциях представляют обычно следующим образом: Fe2+—ё«=*Ре3+-\-ё. Сброс электрона с двухвалентного железа сопровождается выделением энергии. Специфическое влияние железа на обмен Л. niger состоит в усилении процессов окисления: при дефиците железа образуется больше лимонной кислоты и меньше щавелевой, т. е. в присутствии его достигается более высокая степень окисления. Ввиду того что железо играет роль в некоторых этапах восстановления нитратов, в присутствии его в достаточных количествах некоторые грибы усваивают помимо обычного для них иона NH4+ еще и ион NOs~

Кроме того, ионы железа обладают способностью резко усиливать активность некоторых антибиотиков, например ликомаразми-на у Fusarium oxysporum f. lycopersicL Однако все случаи участия железа в обмене не полностью обосновывают высокую потребность в нем. Более детальный анализ показал, что в окислительных ферментах участвует не более 20% требующегося для нормального обмена количества железа.

До 80% железа оказалось содержащимся в клетках в форме неорганических комплексов с фосфорной кислотой (Кулаев, 1975). Эти соединения, видимо, представляют собой механизм депонирования и детоксикации отщепляющегося при синтезах ортофосфата.

Этот механизм может быть основой для объяснения сходства симптомов хлороза (недостаток железа) и паразитарных токсикозов растений (тоже хлороз), при которых наблюдается как разобщение окислительного фосфорилирования (сброс Н3РО4 без обратного включения в АТФ), так и хелирование железа токсинами паразитов (тогда хлороз является результатом накопления не связанной с железом фосфорной кислоты).

Физиологическое действие металлов часто резко возрастает при их сочетании. Эффект действия на грибы железа сильно возрастает в присутствии цинка. В опытах Стейнберга масса сухого мицелия Aspergillus niger без железа и цинка была равна 18 мг, в присутствии одного железа — 44, одного цинка — 40, в присутствии железа и цинка — 731 мг вместо 44+40=84 мг, если бы эффекты этих микроэлементов просто складывались. Это можно связать с последовательным участием обоих элементов в ферментах дыхательной цепи (в первых ступенях ее — цинк, в последующих — железо).

Оба этих элемента участвуют также в активизации пектиновых энзимов у возбудителя вилта хлопчатника Fusarium oxysporum j. vasinfectum, для которого оптимальная концентрация железа составляет 20—40 мг/кг почвы (при тех же концентрациях магния), а оптимальная дозировка цинка 20 мг/кг почвы (Sadasivan, 1965).

Цинк необходим для очень многих обменных процессов. Потребность в нем доказана для ряда видов Aspergillus, дрожжей, мукоровых грибов, например Rhizopus nigricans, и других зиго- и оомицетов, для ряда сумчатых грибов, патогенных грибов, возбудителей дерматомикозов и т. д. Основная роль цинка как кофактора дегидрогеназ, участвующих в углеводном обмене (табл. 2.8), демонстрируется его влиянием на экономический коэффициент (на увеличение массы сухого мицелия, отнесенного к весу использованных углеводов) и на увеличение выделения С02 (на повышение энергии дыхания).

При недостатке цинка окисление субстрата идет не полностью и в среде получается много побочных продуктов обмена, например органических кислот. В присутствии цинка их образование подавляется. Если источником углерода являются органические кислоты— винная, янтарная, глюконовая и т. д., то влияние дефицита цинка проявляется много слабее, что объясняется его участием в цикле дикарбоновых кислот Кребса. Цинк участвует в образовании, вовлечении в дальнейший обмен и превращении в аминокислоты многих окси- и кетокислот.

Образование фумаровой и молочной кислот у Rhizopus снижается при повышении концентрации цинка, что объясняется его участием как кофермента в де

страница 8
< 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
(21.09.2019)