Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Кроме углерода, азота и зольных элементов многие грибы нуждаются в витаминах или в других факторах роста. Особен- ..ностью витаминов считают то, что в большинстве случаев они образуются зелеными автотрофными растениями и необходимы гетеротрофным организмам — животным и микроорганизмам, но последние нередко сами накапливают их в большом количестве и могут служить их источниками. Нуждающиеся в витаминах ор­ганизмы называют ауксогетеротрофами, не нуждающиеся — ауксо — •автотрофами.

Под собственно витаминами подразумевают обычно вещества, требующиеся в очень низких концентрациях: от 0,0001 до 1 мкг/мл (табл. 5.1). Исключение составляет только мезоинозит, необходи­мый в дозах от 1 до 2 мкг/мл.

Таблица 5.1

Сравнение активности четырех факторов роста в отношении их эффективных доз для грибов (Pries, 1965)

Факторы роста

Количество фактора роста, необходимое для образова­ния 1 иг сухого мицелия в 1 мл

Низшая концентрация фак­тора роста, дающая макси­мальную скорость роста, мкг/мл

Биотин

0,00025

—0,0001

Тиамин

0,0004—0,0025

—0,001

Пиридоксин

0,0003—0,0007

—0,001

Инозит

1,1—1,7

—0,05

Витамины обычно обладают следующими свойствами: по строе­нию это низкомолекулярные органические соединения, эффективны s очень малых дозах, имеют специфическое действие на опреде­ленные этапы обмена веществ, что объясняется их функциями как кофакторов (или простатических групп) ферментов.

Все витамины обычно делят на две большие группы: 1) водо­растворимые, в них входят витамины группы В и витамин С (ас­корбиновая кислота), сюда же примыкают аминокислоты и нук­леотиды, 2) жирорастворимые, включающие витамины A, D, К, Е и другие (Fries, 1965).

Не нуждается в витаминах большая часть почвенных грибов (роды Pйnicillium, Aspergillus, Fusarium, Chaetomium globosum) и некоторые фитопатогенные грибы, особенно из сумчатых и не­совершенных (Лилли, Барнетт, 1953). Исключение составляет встречающийся на фруктах Pйnicillium digitatum, нуждающийся в тиамине и в меньшей степени в пантотеновой кислоте, пиридок — сине и биотине. Потребность в витаминах может быть абсолютной: (когда гриб практически не растет без витамина) и относительной. В последнем случае действие витамина выражается в сокращении лаг-фазы, увеличении скорости роста или в увеличении интенсив­ности роста, т. е. в получении большого количества биомассы (Fries, 1965).

Потребность в витаминах у грибов может ограничиваться всего — одним или может быть комплексной, включающей до 5—7 различ­ных витаминов. Иногда витамины могут быть заменены их пред­шественниками (пантотёновая кислота ее компонентом Я-алани — ном, тиамин составляющими его пиримидином и тиазолом и т. п.).. Можно также компенсировать недостаточный синтез данного ви­тамина путем введения в среду продукта, образующегося при его участии, например необходимой для обмена аминокислоты.

Некоторые ингибиторы метаболизма могут вызвать у грибов, потребность в витаминах, не выявляющуюся в отсутствие этих ингибиторов. У Aspergillus niger потребность в п-аминобензойной: кислоте (ПАБ) возникает только в присутствии ее синтетического аналога — сульфаниламида. Существуют также одинаковые по­требности в витаминах у целой группы грибов, например, в пол­ной молекуле тиамина у многих видов рода Phytophthora. В то же время в роде Torulopsis у одних видов наблюдается полная ауксо — автотрофность, у других потребность в количестве до трех-четырех витаминов. Особенно тесной связи между потребностями грибов — в витаминах и их экологией не наблюдается. Однако грибы, оби­тающие в ризосферах растений, больше нуждаются в витаминах,, чем растущие вне ее в почве. Ауксогетеротрофность также бывает связана с паразитизмом, симбиозом или антропогенным фактором. Например, долго культивировавшиеся человеком дрожжи (про­мышленные расы Saccharomyces cerevisiae и т. п.) обладают на­много большей потребностью в витаминах, чем дикие. Отсюда можно заключить, что у большинства грибов эволюция шла в ос­новном в сторону ауксогетеротрофности и что ауксоавтотрофность — является первоначальной, во всяком случае в пределах устано­вившихся больших таксономических групп (например, сумчатые и базидиальные). Это, вероятно, связано с их широким проникно­вением в экологические ниши паразитизма и симбиоза. Обратная изменчивость в сторону ауксоавтотрофности у грибов наблюдается, сравнительно редко.

Иногда гетеротрофность в отношении витаминов наблюдается — на ранних стадиях развития: в процессе прорастания спор и в

первых этапах роста. Такое явление наблюдалось у Myrothecium verrucaria, реагирующего на витамины только в начале развития, тогда как дальнейший рост его мицелия не нуждается в витами­нах. Это может говорить об адаптивном характере биосинтеза данного витамина. Примеров доказательства адаптивности био­синтеза витаминов у грибов довольно много. Так, для Histoplasmct capsulatum тиамин и биотин требуются только при развитии в дрожжевидной форме, тогда как развитие в форме мицелия воз­можно и в их отсутствие.

Потребность в факторах роста часто зависит от условий оби­тания грибов, например от температуры культивирования. Так, существует мутант Neurospora, нуждающийся в рибофлавине. Од­нако эта потребность выявляется у него только при температуре выше 25 °С. Стимуляция роста Coprinus fimetarius метионином вы­является только при температурах более 40°С (Fries, 1951). Sac­charomyces cerevisiae испытывает потребность в пантотеновой кис­лоте при температуре 38 °С, но растет на синтетической среде без этого витамина при 30 °С. Aspergillus niger нуждается в биотине и других факторах роста, когда его выращивают при температуре выше 42,7 °С и вводят в среду в качестве источника углерода рамнозу (Fries, Kдllstrцmer, 1965).

Иногда потребность грибов в факторах роста может зависеть от состава, концентрации и уровня активной кислотности пита­тельной среды. Например, Pythium butleri на среде с аспарагином при концентрации солей, равной 16,4 г/л, испытывает потребность л тиамиие, тогда как при их концентрации в пределах 1,64 г/л эта потребность отсутствует. Зависимость потребности грибов в ви­таминах от pH среды может быть проиллюстрирована следующими примерами. Sordaria fimicola на кислых средах (с pH менее 4,0) нуждается в тиамине, тогда как при более высоком pH она растет ■без него. Существует также мутант Neurospora crassa, потребность которого в парааминобензойной кислоте зависит от уровня pH •среды. Другой мутант Neurospora, полученный у вида N. sitophila, проявляет потребность в пиридоксине при росте на средах с нитратом и аминным азотом (аминокислотами), но на средах с солями аммония и в пределах pH 5,6—7,3 этой потребности у него нет, что объясняется зависимостью биосинтеза этого вита­мина от высвобождения аммиака, которое возможно только при данных уровнях pH (от 5,6 и выше).

Отсутствие потребности в витаминах при росте иа среде с пред­шественником указывает на наличие блока в процессе его био­синтеза на ступени, предшествующей этому метаболиту. Такой случай наблюдается у Trichophyton equinum, для которого необ­ходимая ему никотиновая кислота может быть заменена трипто­фаном. Если добавление в среду непосредственного предшествен­ника витамина не улучшает роста, это обычно свидетельствует

о том, что метаболический блок находится на последней ступени биосинтеза витамина. Подтверждение этого получают при добавке в среду веществ, необходимых для обмена и образующихся при участии этого витамина. Так, у Pityosporium ovale тиамин, в ко­тором он нуждается, можно заменить добавкой в среду щавелево­уксусной и а-кетоглутаровой кислот, образующихся при участии декарбоксилирования, а у Torula cremeris добавкой аспарагиновой кислоты. Также и у Ophiostoma pini рост без биотина возможен в присутствии аспарагиновой и олеиновой кислот, а у Neurospora

crassa при использовании в качестве источника углерода вместо
глюкозы, кислот цикла Кребса или фруктозы. Это явление до-
вольно часто встречается у природных видов грибов и носит на-
звание «обхода» (by passing).

Иногда потребность в витаминах возникает в условиях анаэро-
биоза. Например, ауксоавтотрофный в аэробных условиях Мисог
rouxii в условиях недостатка кислорода нуждается в тиамине и
пантотеновой кислоте. При большой стойкости этого признака
потребности в витаминах в пределах вида можно использовать,
как критерий в систематике. Такие критерии использовались, на-
пример, при составлении ключей для определенных видов рода
Trichophyton, рода Rhodotorula или рода Exobasidium.

2. Водорастворимые витамины группы В

Грибы особенно нуждаются в водорастворимых витаминах
группы В и главным образом в тиамине.

Тиамин (витамин Ви или анейрин). Отсутствие тиамина в пище-
вызывает у людей и животных заболевание полиневритом (бери-
бери). В живых организмах он встречается в форме пирофосфата
(рис. 5.1) и, кроме фосфорной кислоты, включает еще два компо-

нента: 2-метил-4-амино-5-

метилпиримидин (или про-
сто пиримидин) и 4-метил*
SЯ-оксиэтилтиазол (или
тиазол). Предшественником
первого компонента скорее
всего является метилцита-
зин, являющийся одновре-
менно предшественником1
тиамина.

Потребность грибов В:
тиамине была впервые об-
наружена одновременно
Шопфером и Бургеффом в
1934 г. (Fries, 1965). Шоп-
фер обнаружил, что уро-
жай мицелия Phycomyces
blakesleeanus на среде с
концентрацией тиамина
1-10~9 возрастает в 350 раз,
а зиготообразование у это-

Рис. 5.1. Путь биосинтеза и структура ви — го гриба увеличивается в
тамина Bi (тиамина) 75g раз Обладающий ана-

логичным эффектом тиамин-
пирофосфат известен как кофактор всех видов карбоксил аз, про-
изводящих декарбоксилирование органических кислот в процес-
сах гликолиза и в цикле Кребса, а также транскетолаз, перено-
сящих двууглеродные фрагменты сахаров пентозного цикла, со-
держащих кетогруппы во втором положении.

он

I Тимин

ч

sC-CHj

JI

J-CH

NH,

"»с-сн Метил — 5II 3 цитазин

i;

о=с*

-NH3+0H 0=(,2

S. CH

‘iS

Н •

2-метил-Ч-шино — Ч-метил, 5-метилпиримидин 5Я — оксиэтилтиазол

 

+СН,

 

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Потребность в тиамине встречается у очень многих грибов из всех таксономических групп, включая оомицеты, сумчатые и ба- зидиальные.

Большая часть грибов, нуждающихся в витамине Вь могут синтезировать его из двух компонентов — пиримидина и тиазола (табл. 5.2). Лишь немногие роды и виды, среди них все виды

Таблица 5.2

Грибы, нуждающиеся в целой молекуле тиамина и в отдельных ее компонентах

Виды, нуждающиеся

в целой молекуле тнаыина

в пнриынднне и тиазоле

в пиримидине

в тиазоле

Klockera brevis Phytophthora sp. Trichophyton discoi­des

Ркусотусез Ыакез — 1ееапия

РШайагш огугае Почти все гетеро­трофные по тиами­ну виды

Collybia tuberosa Coprinus sp. Marasmius fulvobulbil — losum

Parasitelia simplex Polyporus adustus Pythiomorpha Rhodotorula rubra Sclerotium огугае Tricholoma sp. Ustilago longissima и другие

Endomyces magnu­sii

Mucor rammanianus Stereum frustulo — sum

Trichophyton con­centricum

Phytophthora, Klockera brevis и Trichophyton discoides, нуждаются в полной молекуле тиамина (Fries, 1965).

Третий вид гетеротрофии по тиамину состоит в потребности в пиримидиновой молекуле при наличии способности синтезиро­вать ее тиазольную часть. Эта группа включает более десяти видов грибов. Наиболее малочисленны формы, неспособные синтезиро­вать тиазол, среди которых в данное время насчитывается только четыре вида: Endomyces magnusii, Mucor rammanianus, Stereum fructulosum и Trichophyton concentricum (табл. 5.2).

Избыток тиамина в среде иногда вызывает угнетение роста грибов, что связывают с его функцией как кофермента карбокси- лазы и с накоплением при ее избытке в культуре грибов этилового спирта в результате декарбоксилирования пирувата. В дальней­шем, при использовании спирта грибом, развитие его достигало нормального уровня. Подобные явления, обнаруженные впервые Фостером и Голдманом у Rhizopus suinus, были далее обнаружены у Fusarium, у Ciborinia и у Saccharomyces carlsbergiensis. У Fusa­rium этот эффект можно нейтрализовать биотином, у Saccharomy­ces carlsbergiensis пиридоксином, у Rhizopus suinus — мезоинози — том (Фостер, 1950). Наоборот, при недостатке тиамина в культуре нуждающихся в нем грибов наблюдается избыточное накопление в ней пирувата, которое можно выявить с помощью реакции об­разования йодоформа. При добавлении в среду йода в смеси с

йодидом калия и ее подщелочении при наличии в ней пировино — градной кислоты выделяется йодоформ, легко обнаруживаемый, по запаху.

Биосинтез тиамина у грибов протекает, видимо, по пути вто­ричного метилирования метилцитозина и последующей конденса­ции пиримидиновой части молекулы тиамина с тиазольной. У не­которых видов источниками тиазольной части молекулы тиамина могут служить пенициллин или бацитрацин (ЕЬппдег, 1960). На­личие тиамина необходимо для спиртового брожения, но у обыч­ных дрожжей эта потребность проявляется только при pH 5,0, но не при pH 3,5. Практически тиамин можно получать из очень, богатых им дрожжей; однако сейчас его чаще синтезируют хими­ческим путем.

Рибофлавин, или витамин В2, составлен из изоаллоксазинового ядра и спирта рибитола — производного рибозы (рис. 5.2). Его функции в обмене веществ состоят в участии в качестве кофер-

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Рис. 5.2. Биосинтез рибофлавина у Eremothecium a’shbyii Ri — остаток рибнто — ла; ДРЛ — 6,7-диметилрибуломазин; РФ — рибофлавин; ДА — диацетил; А —

ацетонн

мента во всех флавиновых энзимах, а именно: 1) он является

второй простетической группой ряда дегидрогеназ, а также окси — даз со строением гемов (Lindenmayer, 1965), где активной груп­пой является флавинаденинмононуклеотид (ФМН), и 2) в форме флавинадениндинуклеотида он входит в состав глюкозооксидазы, т. е. принимает участие в первом этапе пути метаболизма гексоз через гексозомонофосфат (ГМФ), окисляя глюкозу и глюконовую кислоту. Кроме того, флавинадениндинуклеотид (ФАД) входит также и в состав сукцинатдегидрогеназы, окисляющей янтарную кислоту в фумаровую. Флавины входят также в систему нитрат — дегидрогеназ, лактатдегидрогеназ дрожжей и др. (Диксон, Уэбб, 1982).

Из природных видов грибов, обладающих потребностью в ри­бофлавине, известна Poria vaillantii, нуждающаяся также еще в тиамине, биотине и аденине (Jennison et al., 1955). Кроме нее существуют нуждающиеся в витамине Вг мутанты видов Aspergil­lus и Neurospora. При этом потребность мутанта Neurospora в этом витамине выявляется только при температурах выше 25°С. У не­которых форм, не требующих этого витамина для роста, он ока­зывается влияющим на их спорообразование. К таким видам от­

носится Alternaria solani (Lukens, 1963). У Fusarium aqueductum он влияет на синтез каротиноидов (Rau, 1967).

Рибофлавин хорошо синтезируется многими грибами в боль­ших количествах, вследствие чего они могут служить источниками для промышленного получения этого витамина, особенно предста­вители семейства Spermophthoraceae и некоторые дрожжи. В ка­честве промышленных продуцентов рибофлавина фигурировали б основном три вида: Eremothecium ashbyii, Ashbyia (Nematospo — ■ra) gossypii, Candida guillermondii, а также некоторые другие ви­ды Candida. Для ферментации рибофлавина с помощью Eremothe — ■cium ashbyii используется среда, почти не содержащая углеводов (не более как от 0,25 до 1,5%), много животного белка или пеп­тона (от 1 до 5%) и от 0,5 до 5% солодового экстракта как источника витаминов. При ферментации поддерживается темпера­тура от 27 до 30°С и производится искусственная аэрация. На­чальное pH среды устанавливается на уровне 5,5. При этом на

1 мл культуральной жидкости образуется от 150 до 500 мкг В2. Особенно сильное влияние на биосинтез рибофлавина оказывают пуриновые основания, пиримидиновое ядро которых, как это было показано в исследованиях с хроматографией меченных изотопами промежуточных продуктов этого биосинтеза, полностью включа­ется в изоаллоксазиновое ядро рибофлавина. Путь биосинтеза рибофлавина от рибитилпурина с расщепленным имидазольным кольцом через 6,7-диметилрибуломазин до рибофлавина указан на рис. 5.2. В обоих этапах синтеза оказались участвующими ацетоин или диацетил, постепенно надстраивающие на основе пер­воначального пиримидинового цикла два последующих кольца лзоаллоксазинового ядра. При этом выяснилась необходимость постоянного присутствия в надстраиваемой молекуле спирта про­изводного рибозы. В противном случае, при добавке в среду про­межуточных продуктов реакции, биосинтез подавлялся.

Более широкое описание процесса биосинтеза флавиновых со­единений и соотношения его с конкурентной системой биосинтеза веществ птеридиновой природы, входящих в пул фолиевой кисло­ты, даны в работе Ежевской (Jezewska, 1963/рис. 5.3). По данной •ею схеме, и те и другие соединения исходят из инозинрибозофос — фата, но путь синтеза флавинов идет через ксантиловую кислоту, а трансформация ИМФ в гуаниловую кислоту приводит к обра­зованию соединений типа фолиевой кислоты.

Кроме рибофлавина, накапливающегося главным образом в культуральной жидкости, Eremothecium ashbyii может синтезиро­вать флавинадениндинуклеотид, являющийся, так же как и рибо­флавин, важным для медицины витамином. В отличие от рибо­флавина флавинадениндинуклеотид (ФАД) концентрируется пре­имущественно в мицелии продуцента (табл. 5.3/Голышева, 1963), и выделяемый из него рибофлавин в основном приходится на со­держащийся в ФАД (см. в таблице нижнюю строку, столбцы 4 и 6).

Кроме Eremothecium ashbyii для получения рибофлавина ис­пользуют также близкую к нему форму Ashbyia gossypii. Для этого
вида имеются данные, что у него при росте на синтетической среде образование рибофлавина стимулируется ацетатом аммония и син­тетическими поверхностно-активными эфирами жирных кислот (Goodman, Ferrera, 1954).

ОН ик >^с

I!

и’

Подпись: I ! и' С—NL

1

НС^ ^C-NRP

ОН ГК

КК У ^ Г

I II >H I I >H

H0C^ ^C-NRP H. NC^ .C-NRP

‘C-N. пг<ьк

j ||. >H ► MK ПСФК

1

1гк ^иип

+СРД-ршГитал | ( _

9Т — сн2-ин ^>со^н-|н

Гс<> I соон

4-РА5А-2,6-Д0П и"

1

+ацето ин (окисл. Во бутил 2,3-диона)

6,7ДМ-8РЛ

| (Дисмутация)

РФ

Рис. 5.3. Схема процесса биосинтеза птеридииовых и флавиновых соединений (Легезд^ка, 1963); ИК — ииозиновая кислота; КК— ксантиловая кислота; ГК — гуаииловая кислота; КС — ксантии; МК — мочевая кислота; 9-ФРК — 9-фос — форибитилксаитин; ИР — рибозофосфат; 4-РА5А-2,6-ДОП — 4-рибитиламино-5- амиио-2,6-диоксипиримидии; 6,7-ДМ-8РЛ — 6,7-диметил-8-рибитиллюмазии;

РФ — рибофлавин; 4-РАДА-60П — 4-рибозиламиио-2,5-диамиио-6-оксипирими — дии; ПСФК — птеридииовая система фолиевой кислоты; ПГК — птероилглюта — мииовая (фолиевая) кислота

Биотин, или витамин Н, представляет собой гетероциклическое соединение (рис. 5.4) с двумя сопряженными кольцами, включаю­щими азот и серу, и боковой алифатической цепью. Он был вы­делен в форме самого витамина (у Тоги1а иНИэ) или в форме его

Содержание ФАД и рибофлавина в мицелии и культуральной жидкости Eremothecium ashbyll (Голышева и др., 1963)

Выход

мицелия,

Общее содержание рибофлавина, мг

Выделено ФАД не

Культуральная жидкость, мл

в культу­

в фильтрате

г

ральной

жидкости

в мицелии

мицелия, мг

2340

132,8

555,7

282,6

292,5

40,8

2100

121.0

504,0

268,8

218,4

237,5

производных у целого ряда грибов — из Pйnicillium chrysogenum — дестиобиотин, из Aspergillus niger—биотин сульфоксид и у Sac­charomyces cerevisiae, Memnotiiella echinata, Stachybotrys atra и: Candida albicans в форме оксибиотина. В составе пируваткарбок-

TOC o "1-5" h z

О

А

HN NH

I I

НС—сн

н2с сн(сн2)4соон

N t

о

Биотинсульфоксид (Aspergillus niger)

Подпись:0 о

с с

О

А

HN NH Н3СС—сн-(сн2)5соон

Дестиобиотин

(‘Pйnicillium chrysogenum)

Подпись:/ /

HN NH HN NH

НС—сн НС—— ЗH

t і, • I, X

Н2с СН(СН2)4СООН Н2с^ ^ЩСН^СООН

V о

Биотин ОксиШтин

(Torula utilisj

Рис. 5.4. Структура биотина и его аналогов, встречающихся у грибов

силазы живых организмов биотин находится в форме, связанной; с белком пептидной связью через Е-аминогруппу лизина (Ленин — джер, 1974).

Хотя биотин и требуется в очень малых количествах, однако функции его довольно разнообразны. Известно, что он участвует в превращении орнитина в цитруллин, играет роль в усвоении аммиака и производит ряд реакций карбоксилирования, в частно­сти превращение фосфоэнолпирувата в щавелевоуксусную кислоту и ацетата — в малоновую, при включении одной из них в цикл Кребса, а другой — в обмен жирных кислот. Известно, что щаве­левоуксусная кислота при ее аминировании трансформируется в аспарагиновую. Поэтому Torula cremoris на среде с аспарагиновой кислотой значительно меньше нуждается в биотине, чем при росте на других средах. Биотин способствует использованию мочевины у Saccharomyces cerevisiae, входит в систему гексокиназы, участ­вует в дезаминировании некоторых аминокислот и в синтезе не­которых жирных кислот (Fries, 1965). Кроме Torula cremoris мо­гут обходиться без биотина на среде с аспарагиновой кислотой Stachybotrys atra, Candida albicans и Ophiostoma pini (Perlman,

1965) , причем у Candida albicans рост на среде без биотина воз-

ыожен при введении в нее глицеринмоноолеата, а у Ophiostoma ріпі — олеиновой кислоты.

Эти особенности становятся понятными при учете роли биотина в образовании малоновой кислоты, являющейся исходным мета­болитом при образовании ненасыщенных жирных кислот, в част­ности олеиновой. При недостатке биотина в культуре Pericularia oryzae накапливаются пировиноградная и а-кетоглутаровая кис­лоты и в особенности диметилпировиноградная кислота. Одновре­менно у нее тормозится накопление макроэргических фосфатов и кофакторов окислительно-восстановительных энзимов, важных для углеводного обмена (АТФ и НАД). Нуждается в биотине большой ряд грибов, особенно среди сумчатых и несовершенных, причем больше, чем у половины из них эта потребность комбинируется с потребностью в тиамине и в других факторах роста.

Для таких грибов, как Saccharomyces cerevisiae, Memnoniella echinata, Stachybotrys atra и Candida albicans, биотин может быть заменен оксибиотином, хотя активность последнего составляет только 10—20% от активности биотина. Отличие его от биотина состоит в замене серы в кольце кислородом. Дестиобиотин, веро­ятно, является промежуточным продуктом при синтезе биотина. ■Он был обнаружен у Penicillium chrysogenum (Miller, 1961) и мо­жет удовлетворять потребность в биотине у мутантов Neurospora crassa. На Ophiostoma ріпі он действует как ингибитор обмена. Другое производное биотина, образующееся наряду с ним у Asper­gillus niger,— биотинсульфоксид, обладает для некоторых грибов той же активностью, что и биотин (см. рцс. 5.4). Кроме оксибио — тина, дестиобиотина и биотинсульфоксида имеются и другие близ­кие к биотину и активные в отношении некоторых грибов произ­водные. Например, биоцитин стимулирует рост Isaria cretacea (Tabor, Vining, 1959) и Saccharomyces carlsbergiensis. Ряд других соединений биотина нередко оказываются не стимуляторами, а конкурентными ингибиторами роста для отдельных видов грибов (Fries, 1965).

Биотин оказалось возможным получать с выходом от 0,5 до ■3,6 мкг/мл у Torula utilis (Miller, 1961), но такие выходы не поз­воляют ставить вопрос о промышленном производстве биотина из этого источника.

Никотиновая кислота, или витамин РР (ниацин), недостаточ­ность которой вызывает у людей заболевание пеллагрой, пред­ставляет собой производное ниридина с замещенным карбоксиль­ной группой водородом по атому С3:

н

,с.

Подпись: н ,с. Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Никотиновая

кислота

Подпись: Никотиновая кислота н

•с-соон hc1^4^-c-conh2

Нихотинамид

В физиологических функциях участвует не она сама, а ее амид, и эти функции очень широки, поскольку в сочетании с аденином никотинамид участвует практически во всех реакциях дегидроге­низации и гидрогенизации, т. е. окисления и восстановления через отнятие или присоединение водорода. Кроме никотинамида и аде — нина коферменты дегидрогеназ содержат две молекулы рибозы и две (в НАД) или три (в НАДФ) молекулы фосфорной кислоты. Восстановительные реакции осуществляются восстановленными формами этих коферментов (НАДН или НАДФН), которые одно­временно могут, подобно АТФ, служить запасниками энергии. Ме­таллическим компонентом таких дегидрогеназ чаще всего оказы­вается цинк. В числе дегидрогеназ, включающих цинк, находятся алкогольдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, аконитаза и ряд дру­гих. НАД-дегидрогеназы участвуют в подавляющем числе случаев в начальной ступени переноса электронов в дыхательной цепи,, являясь первым акцептором водорода от окисляемого субстрата. Никотинамид участвует также в системе ферментов, восстанавли­вающих нитраты при образовании макроэргических фосфатов в процессе окислительного фосфорилирования.

Потребность в никотиновой кислоте среди грибов больше всего выражена у сумчатых, в особенности у дрожжей, а также у не­которых дерматофитов. Среди хитридиомицетов выявлены три ви­да с потребностью в витамине РР — два из рода Blastocladia и один из рода Phlyctorhiza. Из базидиомицетов нуждается в нико­тиновой кислоте Pholiota аигеа, но и на среде без никотиновой кислоты она также может расти при введении в нее тиамина и даже лучше, чем при добавке одного витамина PP.

Кроме этого вида имеет потребность в витамине РР один му­тант, полученный у Polyporus abietinus (Fries, 1965). Такие мутан­ты способны довольствоваться вместо никотиновой кислоты трип> тофаном, однако среди природных видов это наблюдалось только у одного дерматофита Trichophyton equinum. Из других пирими­диновых соединений обладающим стимулирующим действием в от­ношении роста Fusarium solani оказался сам пиридин, добавлен­ный в концентрации 0,5 • 10—3 моля.

Пантотеновая кислота, или витамин В3, была изолирована из Saccharomyces cerevisiae как фактор роста дрожжей, но одновре­менно оказалась витамином, необходимым животным. Она пред­ставляет собой следующий комплекс:

СН3

I

ОН—СН2—С—СНОН—СО—NH—СН2—СН,—СООН

I

СНз

пантоевая, или а, у-диокси-р, Р-алании

(У-диметил масляная кислота

Основной функцией пантотеновой кислоты в организмах явля­ется участие ее как предшественника в биосинтезе коэнзима А,.

функции которого очень многообразны, но в основном состоят в переносе двууглеродных фрагментов, преимущественно остатков ацетата, и конденсации их между собой или с каким-либо ранее образовавшимся соединением с четным числом атомов углерода. В результате этого процесса образуются новые алифатические •соединения с увеличенной на два углеродных фрагмента цепью. В настоящее время известны такие включающие пантотеновую кислоту и занимающие важное место в узловых пунктах метабо­лизма соединения, как ацетилКоА, малонилКоА, сукцинилКоА, бутирилКоА, капронилКоА и другие. Вследствие способности участвовать в реакции конденсации КоА играет решающую роль в биосинтезе кислот цикла Кребса (лимонной, янтарной и яблоч­ной), жирных кислот и в первых этапах обмена терпенов (синтез мевалониевой кислоты).

Последним этапом биосинтеза пантотеновой кислоты в клетке, видимо, является конденсация через пептидную связь пантоевой кислоты с Я-аланином. Поэтому некоторые способные самостоя­тельно синтезировать пантоевую кислоту дрожжи, например Schi — zosaccharomyces pombe, удовлетворяются вместо полной молекулы витамина В3 одним Я-аланином. Аналогично ведет себя штамм Мейера Saccharomyces cerevisia. Обратное явление наблюдается у гименомицета Polyporus texanus, который оказывается способ­ным синтезировать Я-аланин, но нуждается в пантоевой кислоте.

Обладающих потребностью в пантотеновой кислоте видов гри­бов сравнительно немного. К ним относятся главным образом дрожжи из родов Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Zygosac — charomyces и Candida. Из числа базидиомицетов нуждается в ней Polyporus texanus, а из семейства Aspergillaceae— Pйnicillium di — gitatum, которому наряду с этим витамином необходим также ряд других (Fries, 1965).

СН2ОН —

Подпись: СН2ОН - Пиридоксин, или витамин Я6 (адермин), был изолирован как витамин животных, влияющий на рост крыс. Одновременно было установлено, что он обладает стимулирующим эффектом в отно­шении роста микроорганизмов. Как и никотиновая кислота, пи­ридоксин является производным пиридина и существует в орга­низмах в трех формах — пиридоксина (двухатомного спирта), пи — ридоксаля (с заменой одной спиртовой группы на альдегидную) и пиридоксамина (с замещенной аминной гидроксильной группой):

СОН

С

НО—С С—СН2ОН

II

Н3С—С СН

V/

N

II

Н3С—С СН N

 

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Пнридокснн

Подпись: ПнридоксннПнрндоксаль

сн2—nh2

I

с

НО—с С—СН2ОН

I I

Н3С—с сн

/

N

Пиридоксамин

В большинстве ферментов он представлен в форме пиридоксаль — фосфата. Основная функция пиридоксина состоит в его участии в обмене аминокислот. Так, он принимает участие в последнем этапе восстановления нитратов при включении аммиака в а-кето — кислоты, в реакциях переаминировация в трансформации трипто­фана в индол и участвует в биосинтезе аланина, а также, видимо, биогенных аминов грибов. Потребностью в пиридоксине обладают главным образом дрожжи и некоторые сумчатые грибы, такие как виды Ophiostoma, Ascoidea rubescens, а также Trichophyton dis — coides из числа дерматофитов. Потребность в пиридоксине, как правило, комбинируется с потребностью в других факторах роста. Из различных производных пиридоксина Saccharomyces carlsber — giensis и Ophiostoma multiannulatum лучше растет на пиридокса — мине, а некоторые мутанты О. multiannulatum испытывают в нем специальную потребность.

Мезоинозит (i-инозит, миоинозит или гексаоксоциклогексан). Стимулирующий эффект мезоинозита в отношении роста дрожжей был установлен еще в 1928 г. в опытах, проведенных на Saccharo­myces cerevisiae (Eatscott, 1928). Структура его очень сходна

гексоз и образуется

он, видимо, в

Н

І

он

І

1

С

1

С

/1

|

НО / он

н н

/

/

С

с

/

/

Н н

он / он

|

1/

с

1

с

1

1

он

1

н

Однако физиологическая роль его в обмене пока еще не вполне ясна. Очевидно он играет роль в окислительных процессах, лока­лизованных в митохондриях. Фосфорилированный мезоинозит был обнаружен в составе митохондрий (Ілшіептауег, 1965). О необ­
ходимости его для сохранения структуры митохондрий удалось сделать вывод на основе исследований над нуждающимися в мезо — инозите видами дрожжей — Saccharomyces carlsbergiensis и Klo — ckere apiculata. Потребность в мезоинозите характерна для многих дрожжей и других сумчатых грибов. Чаще всего эта потребность ассоциируется с одновременной потребностью в тиамине или био­тине. Обычно адезоинозита требуется заметно больше, чем других витаминов, а именно порядка 1 мкг/мл и более, что объясняется, видимо, его участием в структурных образованиях в конструкции митохондрий.

Парааминобензойная кислота представляет собой часть фолие­вой, или птероилглютаминовой, кислоты — комплексного соедине­ния, составленного из близкого по строению к пуринам птеридина, парааминобензойной и глютаминовой кислот, из которых две по­следние соединены между собой пептидной связью:

ОН

N

СН,—NH

О

—NH—/ Ч—С—

G—NH—-CH—СН2 —СН2—СООН

Общие сведения и потребности грибов в витаминах
Общие сведения и потребности грибов в витаминах

СООН

 

Г лютаминовая кислота

Подпись: Г лютаминовая кислота

„ /Ч/Г

H2N N N

Птеридин

Параамиио-бензойная кислота (ПАБ)

Потребности грибов в парааминобензойной и фолиевой кислотах нередко совпадают, так как потребность в ПАБ означает недоста­точную способность к синтезу одного из компонентов фолиевой кислоты. Фолиевую кислоту обычно характеризуют как «пул фо­лиевой кислоты», поскольку это не одно химическое соединение, а целая группа родственных веществ: птероилглютаминовая, пте — роилтриглютаминовая, птероилгептаглютаминовая и другие подоб­ные кислоты. В организмах встречаются так же как представи­тели этого пула ризоптерин, лейковорин и биоптерин.

Основная функция, которую несет фолиевая кислота, заклю­чается в ее участии в синтезе пуринов, в трансметилировании и в синтезе ряда аминокислот. Пул фолиевой кислоты является ос­новным источником одноуглеродных фрагментов в таких синтезах, как формиат или метильная группа (СН3).

Грибы обычно хорошо синтезируют фолиевую кислоту, в осо­бенности если для этого синтеза имеется готовая парааминобен­зойная кислота, но и в ПАБ они нуждаются редко. Потребность в ПАБ была установлена у Rhodotorula, которая реагирует уже на концентрацию этого витамина в 0,03 мкг/мл, и, хотя и способна использовать вместо него фолиевую кислоту, однако в отсутствие ПАБ нуждается в ее количестве, в 10—50 раз превышающем не­обходимое ей количество ПАБ (Fries, 1965). В ПАБ нуждается также несколько штаммов Saccharomyces cerevisiae, Blastocladia
рп^зНетИ, СогИпеИиз ЬегИеИапиз и несколько искусственно по­лученных мутантов Ыеигозрога.

Биосинтезы ПАБ и никотиновой кислоты у грибов были изуче­ны с помощью мутантов Ыеигоэрога и оказались связанными об­щими предшественниками с синтезом антриниловой кислоты, ин-

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Рис. 5.5. Пути биосинтеза никотиновой и параамииобеизойиой кислот, построен­ные иа основе исследований иад дефицитными по этому обмену мутантами

Neurospora crassa

дола, триптофана и ароматических аминокислот (тирозина и фе­нилаланина) (рис. 5.5). Сходно идет, видимо, биосинтез этих веществ у дрожжей. Так, например, полученный при действии мутагенов штамм НапдепШа апота1а может накапливать большие количества триптофана, очевидно, в силу торможения его исполь­зования далее на синтез никотиновой кислоты (Рубан, Лобырева,

1967) . На синтез витаминов из группы В у дрожжей сильно влия­ют источники углерода. При изучении биосинтеза этих витаминов
у видов рода Candida, адаптированных к росту на ацетате (С. utl lis), парафине (С. lipolytica) и феноле (Candida sp. Ф-201), ока­залось, что эти дрожжи образуют большее количество некоторых витаминов на тех субстратах, к которым они адаптированы, чем на глюкозе. С. lipolytica образует на парафине больше тиамина и инозита, С. utilis на ацетате — тиамина и никотиновой кислоты и Candida sp. Ф-201 на феноле — больше тиамина, инозита, биотина и пиридоксина (Борукаева, 1967).

четкая зависимость роста от витамина В]2 была найдена только у одного вида гриба, встречающегося в природе, у морского вида из Labyrintulales Thraustochytrium globosum (Adair, Vishniac, 1958). Четыре других фактора из группы витамина В12 были в от­ношении этого вида неактивны. Активная концентрация витами­на В12 для этого гриба оказалась очень низкой и не превышала 5 мкг/л. Частичная дефицитность в отношении синтеза витамина В^ была также обнаружена у Candida albicans (Littman, Miwatani, 1963), и в этом случае активная концентрация его приближалась к 1 мкг/мл и выше. Чувствительны к нему также и некоторые дрожжи, например Klockera brevis, с помощью которой его опре­деляют.

Из числа других соединений со сходной структурой была обна­ружена потребность в гемине для роста Pilobolus. Эффективными в отношении этого рода грибов оказались несколько производных гемина, например копроген и феррихром. Требующиеся для этих грибов количества порфириновых соединений несколько выше, чем необходимые обычно представителям царства грибов количества витаминов, и достигают нескольких миллиграммов на литр среды.

Витамин С (аскорбиновая кислота).

О-С————

I

нос

II

нос

I

НС———-

!

НОСН

!

СН2ОН

/-аскорбиновая

кислота

о

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

о=с-

I

о=с

I

о=с

I

HC-

 

о

 

НОСН

I

СН2ОН

/-дегидроаскор — биновая кислота

 

Витамин С имеет структуру, сходную с кетосахарами, и функции его связаны с его способностью легко окисляться в дегидроаскор — биновую кислоту. Потребность в аскорбиновой кислоте у грибов неизвестна. Видимо, они очень хорошо синтезируют ее по ксилу — лозному пути углеводного обмена через промежуточные стадии глюкуроновой и гулоновой кислот. Ее можно легко обнаружить в мицелии грибов обычно используемым в гистохимии способом — реакцией с азотнокислым серебром. Такая реакция хорошо уда­валась при обработке этим способом мицелия Pйnicillium chryso — genum из погруженной культуры для получения пенициллина (Бек­кер, 1956, 1963) или распространяющегося в ткани растения хлоп­чатника мицелия возбудителя фузариозного вилта Fusarium оху — sporum (Пушкарева, Беккер, 1973).

Ростовые вещества высших растений ($-индолилуксусная кис­лота, или гетероауксин) различно воздействуют на рост грибов_ Причем этот эффект может выражаться как в стимуляции, так и; в угнетении развития грибов. Стимулирующий эффект ИУК был обнаружен у Sclerotinia fructigena, для которой она может заме­нять фактор освещения, необходимый ей для споруляции (Khan,.

1966) . При культивировании ее в темноте, где конидии обычно не образуются, добавка 50 мг/л ИУК оказывается достаточной, чтобы вызвать споруляцию этого гриба. Однако при добавлении ИУК. в среду освещаемой культуры интенсивность образования конидий, уменьшается. Таким образом, синергизма в действии этих двух факторов не обнаружено, что говорит о различном механизме дей­ствия света и ИУК на споруляцию. Для некоторых грибов, напри­мер Nectria galligena и Neurospora tetrasperma, ИУК является угнетающим рост фактором, действие которого на них нейтрали­зуется защитными веществами со свойствами термостабильности. Nectria galligena менее способна образовывать эти защитные ве­щества и поэтому ингибируется более низкими концентрациями. Я-индолилуксусной кислоты, чем N eurospora tetrasperma.

Многие паразитные грибы, особенно те из них, которые вызы­вают аномальные разрастания тканей у поражаемых ими расте­ний, не только не страдают от избытка ИУК, но, видимо, и сами продуцируют ее в больших количествах. Сюда относятся головне­вые грибы, Taphrina и целый ряд других. На среде с аминокисло­тами Taphrina образует много веществ со свойствами ауксинов. В присутствии фенилаланина, гистидина и триптофана она обра­зует ИУК, в присутствии остальных аминокислот — другие аукси — ‘ны. ИУК выделяется у нее также на среде с индолом и серином,. хотя внесение в иее смеси моноаминокислот и подавляет этот синтез. Промежуточным продуктом синтеза ИУК, очевидно, явля­ется триптофан, также обнаруживающийся в культуральной среде Taphrina. Образования индола из антраниловой кислоты, которое наблюдалось у дрожжей, у этого организма не обнаружено.

а-Каротин дает при расщеплении только одну молекулу этого витамина, а ликопин ни одной, так как для формирования струк­туры витамина А необходимо присутствие циклической р-иононовой группировки, которых в а-каротине одна, а в ликопине они отсут­ствуют. Грибы обычно очень хорошо синтезируют каротиноиды и

Н^СС/СНЗ! н’сс/;сн*

Н,^ "’[5]‘С-СН=СН-С =СН-СН=СН-С=СН-СН=СН-СН=С-СН=СН-СН=С-СН=СН-С’/ ‘хсн2

Л!’с»! <4 4 ! "н= ,{н=’с — и

Н2С. ^С-СНз | Н3с

С Место разрыва двойной, связи С

Н2 при образовании Витамина А

Рис. 5.7. Структура Р-каротина и формирование из него витамина А

поэтому в источниках витамина А не нуждаются. Биосинтез каро — тиноидов у грибов широко изучался Т. Гудвином (1954, 1962), которому удалось показать его путь через конденсацию пентенил — фосфата и фарнезилфосфата при инкубации этих веществ с дрож­жевым экстрактом, в результате чего был получен геранилгерани — ол — соединение, представляющее собой половину молекулы али­фатических каротиноидов типа ликопина. Предположительно, пер­вый из формирующихся алифатических каротиноидов — фитоин — образуется путем конденсации двух молекул геранилгераниола.

Общие сведения и потребности грибов в витаминахДальнейший путь их биосинтеза протекает через ступенчатое окисление (Veete, 1980) с потерей на каждой ступени двух про­тонов, сопровождающейся обра­зованием новой двойной связи (рис. 5.8). При этом на третьей ступени окисления образуется нейроспорин, а на четвертой ли­копин, концевые группы цепей ко­торых претерпевают циклизацию с образованием р-зеакаротина

^ Нейроспорш

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

£-каротин

Рис. 5.9. Биосинтез ^-каротина и •укаротииа у грибов из алифатических форы

каротиноидов (Weete, 1980)

Ритоии

Подпись: Ритоии филлы — у грибов сравнительно редки, но сильно восстановленных и метоксилированных каротиноидов встречается много (Гудвин,

Каротииоиды

Особенности строения

Встречаемость В классах грибов

Ионовая

группа

Дополнительная

группа

Число двойных связей

е-с=с-;

каротин

fi. fi

О

-—

11

Все классы

ос-каротин

Оо

—-

11

Все классы;

%-каротин

‘о

——

12

все классы

&-каротин

“-о

——

12

Ва51с11ошусе1е5

Рубиксантин (Зокси-%- кдро — тия)

У.1-3оке и

“О-

3-окси (‘/З-ионон)

12

Ва5с1шшусе1е5

(ржавчинные)

Торулин (2-метокси- Ц-каротин)

£-2-метокси

"^ОсСНз

2-метокси

($-ионон)

12

Азсотусе1еБ и Вазгс^отусйез

Торулародин

А

СООН 1

ГУ=/

Редуцированная цепь с

карбоксильным

остатком

12

Ваз1с)штусе1ез ((?ЬосМоги1а, ржаЗчинные)

Рис. 5.10. Каротииоиды грибов с циклической структурой (Гудвии, 1954; ‘Уее1е,

1980)

1954, 1962). У грибов обнаружено до 7 каротиноидов с циклической структурой концевых групп и 11—12 двойными связями (рис. 5.10). Среди них особенно широко распространены [3-, а — и ^-каротины и несколько реже 6-каротин (у базидиальных грибов). К той же группе относятся гидроксилированные каротиноиды типа ксанто­филла, как рубиксантин, встречающийся также у базидиомицетов, метоксилированный торулин и каротшшид с деградированным кольцом и карбоксильной группой, торулародин, встречающиеся у Якойо1оги1а и ряда других сумчатых и базидиальных грибов.

У грибов также встречается много каротиноидов (порядка 8) типа ликопина с алифатической структурой (рис. 5.11), отличаю­щихся друг от друга разной степенью восстановленности или на-

Особенности строения

Встречаемость

Каротиноиды — производ­ные ликопина

Число

ДВОЙНЫХ

связей (—С=С—)

Насыщенность по сравнению с ликопнном

Дополнительная группа или свойства

В классах грибов

Ликопин

13

Zygomycetes

Ascomycetes

Basidiomycetes

Нейроспорин

(дигидроликопин)

12

+2Н

Zygomycetes

Ascomycetes

Я-каротии

(тетрагидроликопи н)

11

+4Н

окрашен

Zygomycetes

Фитофлуин

(гексагидроликопин)

10

+6Н

флуорисцирует в УФ-свете

Zygomycetes

Ascomycetes

Basidiomycetes

Фитоии

(октагидроликопин)

9

+8Н

бесцветный поглощает при 220 им

Zygomycetes

Ascomycetes

Basidiomycetes

Ликоксаитин или родопин (3-оксиликопин)

13

3 —ОН

Ascomycetes

Родовиоласцин

(3-метоксиликопин)

13

3 — ОСН3

Myxomycetes

Ascomycetes

Родопурпурин

С4оН55 или Н68

Точная структура неизвестна

Ascomycetes

Рис. 5.11. Каротиноиды грибов— производные ликопина (Гудвин, 1954; Weete,

1980)

личием гидроксильных (ликоксантин) или метоксильных (родо — виоласцин) групп. Ряд соединений из этой группы составляет по­следовательную прогрессию, в которой каждый последующий ком­понент отличается от предыдущего выпадом одной двойной связи при включении в молекулу двух атомов водорода: ликопин (13 С = С)—>"Нейроспории (12 С = С)—^р-каротин (11 С=С)—*■ —»-фитофлуин (10 С = С)—»-фитоин (9 С = С). Фитофлуин и фи — тоин, в отличие от других каротиноидов с их желтой, оранжевой или красной окраской, бесцветны, но фитофлуин флуоресцирует в ультрафиолетовом свете, а фитоин поглощает его при длине волны около 220 нм. Все это зависит от потери обусловливающих окраску и длину волны отражаемого света двойных связей.

Количество бесцветных каротиноидов нередко в сотни раз пре­вышает количество окрашенных, например у Rhodotorula gracilis (Вечер, Куликова, 1968). Все эти алифатические каротиноиды встречаются преимущественно у зигомицетов и аскомицетов, хотя некоторые из них были найдены и у базидиальных грибов (лико­пин, фитофлуин, фитоин) и миксомицетов (родовиоласцин/Гудвин, 1954). Каротиноиды часто встречаются у грибов, хотя у некоторых они не найдены, а разнообразие их не меньшее, чем у высших растений. Они обильны во всех таксономических группах, только разнообразие их связано в большей мере с высшими грибами из сумчатых и базидиальных и в меньшей мере представлено у мик­сомицетов и хитридиомицетов. В определенных таксономических группах встречаются сходные каротиноиды. Например, у розовых дрожжей Rhodotorula и Sporobolomyces — [3-каротин и торулин, а у всех видов Rhodotorula еще и торулородин. Всем видам рода Allomyces свойствен ^-каротин.

Образуют каротиноиды многие дейтеромицеты, а также сумча­тые грибы и особенно базидиомицеты, которые пока изучены весь­ма слабо. Из зигомицетов наиболее обильно образуют каротинои­ды виды родов Phycomyces, Pilobolus, Choanephora (Blakeslea) trispora и другие виды Choanephora (Милько, Белякова, 1969).

Поскольку каротиноиды могут служить источником чрезвычайно важного для всех организмов витамина А, большое внимание было уделено изучению условий их биосинтеза. Для образования каро­тиноидов обычно бывает полезен сдвиг соотношения между азотом и углеродом в среде в сторону большего преобладания углерода. Не все источники углерода одинаково хороши для этого биосин­теза. Например, для биосинтеза каротиноидов у Sporobolomyces рафиноза и мальтоза оказываются лучшими источниками углеро­да, чем глюкоза, а глицерин — лучшим, чем маннит. Образование каротиноидов у этого вида стимулировали янтарная кислота и не­которые аминокислоты, например, сходный с изопренами по струк­туре и числу атомов углерода валин, а также аспарагин, аргинин и глютаминовая кислота (Бобкова, 1965). Благоприятный эффект добавки 0,05% таких аминокислот, как лейцин, глицин, глютами­новая кислота и аспарагин для синтеза каротиноидов, был обна­ружен также у Choanephora trispora (Дедюхина, Бехтерева, 1968).

Эффект

соединения

Название

препарата

Структурная формула

]і-ионон

н3с сн3 г>сн=сн-с-сн, ЦССН3 и

Сильные

ос — ионан

Н3ГСН3

г>сн=сн-с-сн,

стимуляторы

а-иран

НзСхСНз У

нзСОСН_СН~’

^ сн,

иралия (х-изометилилнон)

н3с_сн3 У

О“"

^ СНз СНз

мирценаль

нз>^снз

СС/сно

Виолон

НзС^СН* ^ ?СН=СН-С НзС-^

Слабые

стимуляторы

а-и пилены

СНз сн2 а л 0

лимонен-

дипентен

сн3

&£*

циклогексан

0

Безразличные

циклагексанон

а°

сукцинимид

сн,-с^°

1 2 ^№1 сн2—с^0

Угнетающие

каротиногенез

циклональ

н^с„°

Рис. 5.12. Терпеновые соединения, влияющие на каротиногенез у Choan. eph. ora (Віакевіеа) ігіьрога. (Колот и др., 1969)

При введении в среду неорганических источников азота Брого — Ьо1отусез лучше синтезировал каротин на среде с азотнокислым калием, поскольку каротиногенезу способствует слабощелочная или нейтральная реакция среды. Однако на среде с сернокислым аммонием лучше поддерживался рост мицелия, вследствие чего она оказывалась в общем более благоприятной для биосинтеза каротина (Бобкова, 1965). Биосинтез каротиноидов у Скоаперкога (пврога лучше всего протекает при росте на комплексных органи­ческих средах, например на смеси из гидролизатов соевой и куку­рузной муки (Колот, 1969; Бехтерева и др., 1969).

Кроме сходных по структуре с изопренами аминокислот, на­пример валина, и растительных масел, например хлопкового, в ка­честве стимуляторов синтеза каротиноидов в среду оказалось по­лезным добавлять после 48 ч роста их предшественники, сходные по структуре с |1-иононом или сам ^-ионон в концентрациях от 0,1 до 0,5% (см. рис. 5.12).

Другим сильным стимулятором каротиногенеза, выделяемым1 из культуральной жидкости совместной культуры ( + ) и ( —) штаммов Скоаперкога 1г1зрога является так называемая триспо — ровая кислота или фактор ^ (Бехтерева и др., 1969):

Общие сведения и потребности грибов в витаминах

Структура триспоровой кислоты очень сходна со структурой ji-ионона, а ее дипентеновая боковая цепь примерно соответствует по числу атомов углерода половине молекулы каротина, так что она является весьма вероятным прямым предшественником ji-ка — ротина. Достигаемая ее введением в среду стимуляция каротино­генеза выражается увеличением выхода продукта в 10—20 раз,, например, этот выход повышается с уровня 202 мкг на 1 г массы сухого мицелия до 5200 мкг/г.

По многим данным, синтез окрашенных каротиноидов стиму­лируется светом. В частности, это известно для продуцирующего ji-каротин Pйnicillium sclerotiorum. При этом в основном эффек­тивны лучи с длиной волн от 400 до 500 нм, являющиеся областью поглощения p-каротина. Бесцветные каротиноиды, видимо, обра­зуются без участия света (Колот, 1969). Этот спектр действия оказался также сходным со спектром фототропизма спорангиенос — цев Pkycomyces и колеоптилей овса, что, возможно, говорит о взаи­мосвязи механизма этих фототропических реакций й биосинтеза каротина (Rau, 1967). Непрерывное освещение мощностью в 1076 люкс увеличивало синтез каротиноидов у гриба Syzygitez■ megalocarpus, который образовывал Я — и ^-каротины и ликопин (Wenger, Lilly, 1966).

Я-Каротин получали до последнего времени для медицинских целей из моркови. Ввиду сезонности, относительной дороговизны этого сырья для животноводческих целей и большой потребности в них в этой отрасли хозяйства проводятся многочисленные изы­скания с целью получения каротиноидов микробиологическим ме­тодом. Для этого пытаются использовать розовые дрожжи из рода Rhodotorula, например Rhodotorula gracilis (Вечер, Куликова,

1968) . Однако этот вид образует много каротиноидов, не могущих служить источником витамина А, как например торулородин, то — рулин и другие, но может одновременно служить кормовым белком. Последовательность накопления отдельных каротиноидов позволя­ет выяснить путь их биосинтеза, который, очевидно, достигает мак­симума после наибольшего накопления биомассы и складывается из последовательности: Я-каротин—»-торулин—»-торулородин. Не­ясной остается только роль фитоина, образующегося в количестве, в 10—20 раз большем, чем другие каротиноиды.

Кроме этих организмов был обнаружен еще один перспектив­ный продуцент каротиноидов — базидиомицет Dacrymyces deliques — cens из группы фрагмобазидиомицетов. Этот гриб оказался хорошо растущим на солодовом и картофельно-декстрозном агаре, а также’ и на древесине.

Были сделаны также попытки использовать для биосинтеза ка­ротиноидов Pйnicillium sclerotiorum, Choanephora persicaria, C. cu~ curbitarum и виды Neurospora.

О значении каротиноидов для грибов существует очень много разнообразных мнений, что, вероятно, связано с реальным разно­образием их функций. Иногда считают, что они принимают участие в окислительно-восстановительных процессах в клетке и поэтому связаны с митохондриями. Из этого вытекает другая приписывае­мая им роль экранов, защищающих клетку от избыточного окис­ления. При культивировании грибных организмов в условиях уси­ленной аэрации или на средах с дефицитом азота, где окисление идет интенсивно, они синтезируются в большом количестве.

Им также приписывалась роль половых гормонов, так как из­вестно, что их синтез нередко связан с гаметообразованием и что у гамет одного пола они накапливаются более интенсивно, чем1 у другого. У мукоровых грибов их больше у женского ( + ) мице­лия, а в гаметах Allomyces javanicus, наоборот, в подвижных муж­ских гаметах. Кроме этих функций они участвуют у грибов в фо — тотропических изгибах спорангиеносцев у мукоровых, сумок у аско — мицетов и плодовых тел ряда высших грибов. Мевус приписывал роль определяющего пол гормона бесцветному каротиноиду кроце — тину, синтезируемому хламидомонадами. Для грибов таких сведе­ний пока не имеется.

Хиноны, производные терпенового обмена. Из других веществ* близких по строению к каротиноидам, предположительно включаю­щихся как кофакторы в состав ферментов дыхательной цепи*

Убихинон (витамин а)

-(сн2-сн=с-сн2-)„н

Ц ьe- Saccharomyces cerevisiae (n=Sj
Q7uQg-Torua(n=7и n=Sj

CH,

JL -0 CH3 CH3 CH, CH,

CH3- л i. , i.. , i3

но-уч^ (CH2)-CH-(CH2)fCH-(CH2)fCH-CH3 CH3 а-Токоферм

(Витамин S)

СН3 Витамин Kj’.R= фитол

Витамин К2’М=дифарнезил " (у бактерий.)

0

Рис. 5.13. Коферменты дыхательной цепи, обра­зующиеся при комбинации хнноинов с изопрено­выми соединениями (Девис и др., 1966)

у грибов обнаруживаются производные убихинона или коэнзима Q
(рис. 5.13). По-видимому, он является компонентом дыхательной
цепи между цитохромом b и флавиновыми дегидрогеназами или
компонентом какого-либо побочного пути окисления. Сейчас вы-

яснено, что в процессе
бактериального фото-
синтеза он является
передатчиком энергии
фотонов с бактериохло-
рофилла на НАД-де-
гидрогеназу.

Как и фолиевая кис-
лота, убихиноны пред-
ставляют собой группу
сходных соединений,
отличающихся друг от
друга числом изопре-

новых фрагментов их

длинной боковой цепи.

Среди ■грибов эти
соединения были най-
дены у дрожжей, в чис-
ле которых у Saccha-
romyces cerevisiae был
найден убихинон Qe с
6 изопреновыми фраг-
ментами в боковой це-
пи, а у Torula Q7 и Q9

соответственно с 7 и 9 изопреновыми мономерами в цепи. Убихи-
ноны с 6, 9 и 10 изопреновыми мономерами были также найдены

у гифообразующих грибов, в том числе у видов родов Aspergillus,
Pйnicillium, Neurospora, а также у Ustilago maydis и Agaricus
xampestris (Lindenmayer, 1965). Относительно потребностей грибов
в такого рода соединениях пока ничего неизвестно. Вероятно, они
синтезируют их в необходимом им количестве самостоятельно.

Из дальнейших близких к убйхинону витаминов, играющих
роль в дыхательной цепи, известны токоферол (витамин Е/см.
рис. 5.13) и витамин К, но относительно наличия их у грибов или
потребности в них пока сведений не имеется. Витамин Кг, содер-
жащий в боковой цепи дифарнезол, был обнаружен только у бак-
терий (Девис и др., 1966).

Витамин D (кальциферол) и другие стероиды. Грибы, у которых
■особенно широко развит обмен терпенов, известны как обильный
источник стероидов, занимающих важное место в их метаболизме
как конструктивный элемент клеточных мембран хитинообразую-
щих грибов, организующий у них функции проницаемости. Веро-
ятно, они несут также ряд побочных функций.

Относительно своеобразия состава и путей биосинтеза стеролов
грибов, относящихся преимущественно к группе эргостерина, уже

Общие сведения и потребности грибов в витаминах Общие сведения и потребности грибов в витаминах Общие сведения и потребности грибов в витаминах Общие сведения и потребности грибов в витаминах

упоминалось выше, как и о том, что основная доля их общего количества составлена провитамином D, эргостерином, из которого при облучении его ультрафиолетовым светом можно получить этот витамин в его активной форме кальциферола. Примером количест­венного уровня в грибах эргостерина может служить результат его анализа в мицелии Pйnicillium chrysogenum, полученном после ферментации пенициллина, в котором его обнаруживали в коли­честве до 1,1% от массы сухого мицелия. В связи с этим отходы мицелия после ферментации пенициллина одно время служили для получения витамина D и приготовления лечебного драже. В на­стоящее время витамин D получают для медицинских целей чаще из пекарских дрожжей. Синтез стероидов, которые у грибов, как и каротиноиды, по их локализации в клетке связаны с жирами, обычно не нуждается в предшественниках и идет весьма интен­сивно.

Единственная известная у грибов потребность в стеролах об­наружена у некоторых переномицетов (Gomez-Miranda, Leal, 1965) и у растущих анаэробно дрожжей, которые нуждаются при этом в эргостерине (Fries, 1965). У ряда грибов, в частности у видов Fusarium из секции Sporotrichiella, у Stachybotrys alternans, Fu — sella olivacea и некоторых других найдена обильная продукция — стероидов (или циклических производных фарнезола) в форме водно-растворимых сапонинов с остатками олигосахаридов, обла­дающих токсическим эффектом в отношении кроветворной дея­тельности человека и животных (алиментарно токсическая алей — кия) или роста трубчатых костей (уровская болезнь/Олифсон, 1957). Олифсон приписывает им структуру циклопентанфенантре — нов. Вероятное экологическое значение этих веществ для грибов — связано с явлениями проницаемости (Беккер, 1975).

В последнее время стали появляться сведения о важном физио­логическом значении для грибов еще нескольких видов стероидов. К ним относятся Я-ситостерол, стигмастерол, эргостерин и холе­стерин, которые оказались играющими важную роль в размноже­нии некоторых оомицетов. К числу последних относятся виды Phy­tophthora и Pythium. Оказалось, что эти стероиды стимулируют у них образование зооспорангиев и органов полового плодоноше­ния (Пыстина, 1973).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *