содержание   ..  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

ФИЗИОЛОГИЯ ДРОЖЖЕЙ

Анаэробные условия.

При развитии клеток дрожжей в условиях анаэробиоза происходит резкая перестройка энергетического обмена. Дрожжи обладают окислительным механизмом синтеза стеринов, порфиринов и ненасыщенных жирных кислот, являющихся существенными компонентами мембран [85]. Поэтому в условиях глубокого анаэробиоза при отсутствии этих компонентов наступает дегенерация клеток. При введении стеринов и ненасыщенных жирных кислот в среду с сахарами факультативные анаэробы (способные к брожению) могут расти практически неограниченно долго и по характеру обмена напоминают типичные анаэробные организмы. Они характеризуются резко сниженным содержанием фосфолипидов, эргостерина и ненасыщенных жирных кислот, полным отсутствием цитохромов дыхательной цепи, уменьшенным содержанием ферментов Цикла Кребса и первичных дегидрогеназ [85]. В соответствии с этими изменениями наблюдается почти полная редукция дыхательной активности.

Таким образом, в условиях анаэробиоза митохондрии превращаются в недифференцированные структуры, называемые промитохондриями, происходит полная редукция основной энерге-

тической функции их. Отсутствие дыхания компенсируется усилением гликолиза, который становится основным источником энергии клетки. Бродильная функция клеток дрожжей при этом достигает максимума. В связи с этим интересно привести данные по брожению виноградного сусла под давлением СО2 и отметить некоторые особенности энергетического обмена дрожжей в анаэробных условиях.

Н. И. Бурьян и сотр. [41] установлено, что винные дрожжи, выросшие в условиях избыточного давления СО2, используют при брожении сахар значительно интенсивнее, чем те же дрожжи, развившиеся в аэробных условиях. Расчет количества Рис. 24. Скорость потребления кисло-сброженного сахара на 1 г воздуш но-сухих дрожжей показывает, что
бродильная способность определенной массы (1 г) клеток, развивающихся в условиях избыточного давления С02 до 0,5 МПа, выше на 25% по сравнению с бродильной способностью клеток, развивавшихся при брожении со свободным доступом воздуха. Влияние избыточного давления С02 на скорость размножения дрожжей и процессы брожения характеризуется данными, приведенными в табл. 4.

Размножение дрожжей тесно связано с запасом в клетках АТФ, АДФ и АМФ, характеризующих их энергетическое состояние [29]. Избыточное давление СО2 приводит у дрожжей расы Судак VI-5 (т) к увеличению суммы адениловых нуклеотидов в основном за счет прироста АТФ (табл. 5).
 

Таблица 4

Пр имечание. а_с — скорость утилизации сахаров к концу брожения (в мкг на 1 млн. клеток дрожжей за 1 ч).

Таблица 5

Основным поставщиком энергии у факультативных анаэробов в условиях недостатка кислорода, как известно, становится брожение. В связи с этим найденный высокий уровень АТФ в дрожжах, бродивших под давлением СО2, коррелирует с отмеченным ранее для этих условий усилением утилизации из среды энергетического субстрата глюкозы и повышенной активностью гексокиназы, так называемого пускового фермента брожения. Активность гексокиназы в дрожжах (количество восстановленного НАДФ-Нг в миллимикромолях/1 мин-1 мг белка) при избыточном давлении СО2 (МПа) по сравнению с обычными условиями брожения (при атмосферном давлении) характеризуется следующими данными:

Давление С02                       0,5                0,0

Активность гексокиназы 472±14,5          371 ±12,5
 

Однако, несмотря на высокоэнергетическое состояние, скорость размножения дрожжей в этих условиях была низкой, что свидетельствует о специфическом действии высоких концентраций углекислого газа на функцию почкования дрожжей.

Проведенные исследования по выявлению влияния избыточного давления СО2 на физиолого-биохимические свойства дрожжей позволяют сделать вывод о том, что у дрожжей в этих условиях наблюдается нарушение корреляции между скоростью размножения и скоростью утилизации сахаров из среды. Такое несоответствие, как известно, ведет к обогащению среды культивирования вторичными продуктами, а также к повышенному содержанию в ней восстановленных веществ [29].

Функциональная перестройка клеток наступает и при выращивании дрожжей на неполноценной питательной среде или в среде с несбалансированным содержанием витаминов, микроэлементов и других питательных веществ. Так, избыточное обеспечение дрожжей витамином Bi приводит к перестройке их Даже в аэробных условиях культивирования на бродильный тип; недостаток пантотеновой кислоты в среде резко снижает дыхательную активность, при этом такое изменение передается по наследству [85]. Добавление в среду эргостерина и ненасыщенных жирных кислот (в форме твин-80) способствует росту дрожжей, что позволяет считать эти вещества необходимыми факторами роста в анаэробных условиях [232, 239, 242].
 

Запас азотистых веществ в клетках дрожжей связан с энергетическим обменом: чем богаче дрожжи азотом, тем ниже интенсивность дыхания и, наоборот, выше интенсивность брожения [109, 154]. Зависимость между содержанием азота и обменом газов показана в табл. 6 [154].