КРУГОВОРОТ В ГРИБАХ: ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЕЩЕСТВА, ОСМОРЕГУЛЯЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

Циркуляция грибов является системой , с помощью которого перенос веществ происходит с внешней стороны по направлению к внутренней части грибов и наоборот. Это включает в себя абсорбцию питательных веществ для их распределения по всей структуре, а также транспорт ферментов и выведение веществ в дополнение к другим функциям, которые требуют обмена жидкости.

Эти организмы не содержат хлорофилла, как растения, и не содержат системы кровеносных сосудов, как в случае животных. Напротив, у грибов нет специальной ткани для этой функции.

Графическое изображение циркуляции жидкости в гифах и дрожжах. Исходное изображение слева Flickr, изображение справа Wikipedia.com

Однако грибы, как и все живые существа, ведут себя как динамические системы, в которых происходит перенос веществ и питательных веществ. В этом случае они осуществляются за счет движения цитоплазмы или с помощью везикул-транспортеров.

Циркуляцию жидкости в грибах можно наблюдать в процессе пищеварения и поглощения питательных веществ, в морфогенезе грибковых структур, в осмотическом балансе и в удалении ненужных веществ.

В этих микроорганизмах есть механизмы, регулирующие вход и выход веществ, а также особые механизмы их транспорта.

Циркуляция жидкостей в этих организмах очень важна для их выживания. Поэтому вещества, используемые для лечения грибковых инфекций, нацелены на изменение проницаемости цитоплазматической мембраны, вызывая дисбаланс в клетке, который заканчивается ее гибелью.

Циркуляция питательных веществ

Питание грибов осуществляется путем прямого всасывания. Эта система усвоения питательных веществ требует предыдущего шага, на котором грибы выделяют ферменты в окружающую среду для разложения органического вещества и, таким образом, могут поглощать свои питательные вещества в виде более мелких молекул.

Таким образом, они выполняют своего рода внешнее пищеварение (вне клеточной структуры). Затем растворенные питательные вещества пересекают клеточную стенку (состоящую из хитина) и, наконец, равномерно распределяются по протоплазме с помощью процесса, называемого простой диффузией или осмосом, при котором не происходит затрат энергии.

Эта форма кормления известна под названием осмотрофия. Кроме того, из-за того, как грибы питаются, они считаются гетеротрофными, поскольку не могут производить свои собственные органические соединения, как это происходит у автотрофных организмов.

То есть, необходимая им энергия получается за счет ассимиляции и метаболизма органических соединений, растворенных экзоферментами.

Структуры, отвечающие за распределение питательных веществ в нитчатых или многоклеточных грибах, - это гифы. Они участвуют в обмене питательными веществами и водой между различными частями гриба.

Круговорот веществ в морфогенезе грибковых структур

Для образования структур гриба также необходим круговорот веществ. Делается это немного иначе.

Удлинение гифы

Удлинение гиф у грибов возможно благодаря направленному транспорту везикул, содержащих вещества-предшественники, от стенки гифы вместе с синтетазами. Эти пузырьки направлены к апикальному куполу гифы, где и будет происходить высвобождение везикулярного содержимого.

Для создания новой стенки гиф для образования и полимеризации микрофибрилл необходим фермент хитинсинтетаза. Этот фермент транспортируется к кончику гифы в микровезикулах, называемых хитосомами, в форме зимогенов (неактивный фермент).

Хитосомы образуются в цитоплазме в свободной форме или внутри более крупных везикул, подобных тем, которые генерируются аппаратом Гольджи.

Впоследствии активация хитинсинтетазы происходит за счет слияния хитосомы с плазмалеммой, что обеспечивает взаимодействие протеазы, связанной с мембраной, с неактивным ферментом (зимогеном). Так начинается микрофибрилогенез хитина на кончике гифы.

Бутоновые дрожжи

В случае дрожжей также происходит перенос веществ. В этом случае это необходимо для биосинтеза цитоскелета дрожжей. Для этого требуется протеазная синтетаза, которая равномерно распределена в цитоплазме и связывается с клеточной мембраной.

Этот фермент активен в местах роста дрожжей и неактивен, когда нет деления.

Считается, что активирующие вещества фермента могут транспортироваться через микровезикулы к плазмалемме в местах, где активен биосинтез клеточной стенки (почкование и септальное разделение).

Баланс между синтезом удлинения гифы или стенки дрожжей и модификацией матрикса

В процессах образования и внедрения новых структур и модификации ранее существовавшего матрикса, как в случае нитчатых грибов, так и в дрожжевых почках, должен соблюдаться баланс.

В этом смысле было обнаружено присутствие литических ферментов, которые транспортируются в макровезикулах для нацеливания на кончик гифы или дрожжевую почку.

Эти ферменты представляют собой β1-3-глюканазу, N-ацетил-β-D-глюкозаминазу и хитиназу. Ферменты действуют, когда макровезикула сливается с плазматической мембраной, высвобождаясь в соответствующем месте для осуществления своего действия (экзоцитоз).

осморегуляция

Этот процесс включает перемещение веществ с помощью различных механизмов, таких как пассивный транспорт, активный транспорт и экзоцитоз.

Дрожжи и некоторые плесневые грибки характеризуются тем, что они являются осмофильными или ксеротолерантными микроорганизмами. Это означает, что они могут расти в неионных средах с высокой осмолярностью. Это позволяет им расти на субстратах с высокой концентрацией органических соединений, таких как глюкоза.

Чтобы понять этот механизм, было проведено много исследований, которые показали, что дрожжи содержат высокогидрофильные белки, которые защищают клетку от обезвоживания.

Также было обнаружено, что такие вещества, как глицерин, могут действовать как осморегулирующие вещества, которые защищают клетки от грибков, давая им возможность быстрее адаптироваться к осмотическим изменениям.

Механизмы транспорта веществ

Внутри грибов может происходить три различных типа транспорта веществ: пассивный транспорт, активный транспорт и экзоцитоз.

Пассивный транспорт - это то, что происходит без затрат энергии, поскольку он происходит путем простой диффузии (выход или проникновение веществ через любую часть мембраны). В этом случае вещество переходит на другую сторону мембраны, где концентрация этого метаболита ниже. Таким образом, вещество может переходить изнутри грибка наружу или наоборот.

Его также можно получить путем облегченной диффузии, которая работает по тому же принципу, что и предыдущий процесс, за исключением того, что он использует белки-переносчики, обнаруженные в плазматической мембране.

С другой стороны, активный транспорт требует затрат энергии, потому что он происходит против градиента концентрации.

Наконец, экзоцитоз - это выделение наружу веществ, которые выделяются через везикулы, когда они сливаются с плазматической мембраной.

Удаление отработанных веществ

В результате метаболизма грибки выводят ненужные вещества, которые выводятся через клеточные мембраны. Этот процесс известен как экскреция и происходит через экзоцитоз.

Вещества, выделяемые грибами, могут позже использоваться другими организмами или сами по себе.

Влияние противогрибковых средств на циркуляцию грибков

Противогрибковые препараты - это вещества, используемые для уничтожения патогенных или условно-патогенных грибов, вызывающих определенную патологию у людей и животных.

Эти препараты изменяют движение определенных веществ (таких как калий или натрий), обычно вызывая их выход из клеток. С другой стороны, другие вызывают попадание ионов кальция в организм, вызывая гибель клеток.

Двумя наиболее распространенными примерами противогрибковых средств являются амфотерицин B и триазолы. Амфотерицин B связывается со стеринами грибов и дестабилизирует проницаемость клеток, позволяя цитоплазматическому материалу ускользать, вызывая смерть.

С другой стороны, триазолы препятствуют синтезу эргостерина. Это вызывает потерю целостности грибковой оболочки.

Ссылка

1. Коул GT. Основы биологии грибов. В: Барон С., редактор. Медицинская микробиология. 4-е издание. Галвестон (Техас): Медицинский филиал Техасского университета в Галвестоне; 1996. Глава 73. Доступно по адресу: ncbi.nlm.nih.
2. Робиноу С., Марак Дж. О плазматической мембране некоторых бактерий и грибов. Циркуляционный. 1962; 26: 1092-1104.16. Доступно на: ahajournals.org
3. Осморегуляция. Википедия, свободная энциклопедия. 21 апр 2019, 00:20 UTC. 11 мая 2019, 01:13 en.wikipedia.org
4. Морено Л. Реакция растений на стресс из-за дефицита воды. Обзор. Колумбийская агрономия, 2009 г .; 27 (2): 179-191. Доступно на: Magazines.unal.edu.co
5. Томпсон Л. Противогрибковые средства. Преподобный чил. infectol. , 2002; 19 (Приложение 1): S22-S25. Доступно по адресу: https: // scielo.