CIRKULACE V PLÍSNÍCH: ŽIVINY, LÁTKY, OSMOREGULACE - BIOLOGIE - 2025

Cirkulace houby je systém, kterým je přeprava látek dochází z vnějšku směrem dovnitř hub a naopak. To zahrnuje vstřebávání živin pro jejich distribuci v celé jeho struktuře, jakož i transport enzymů a vylučování látek, kromě dalších funkcí, které vyžadují výměnu tekutin.

Tyto organismy neobsahují rostliny podobné chlorofylu a neobsahují ani systém krevních cév jako v případě zvířat. Naproti tomu houby nemají pro tuto funkci žádnou speciální tkáň.

Grafické znázornění oběhu tekutin v hýfách a kvasnicích. Zdrojový obrázek vlevo Flickr, obrázek vpravo Wikipedia.com

Houby se však, stejně jako všechny živé bytosti, chovají jako dynamické systémy, ve kterých dochází k transportu látek a živin. V tomto případě jsou prováděny pohybem cytoplazmy nebo pomocí transportních váčků.

Cirkulaci tekutin v houbách lze pozorovat v procesu trávení a vstřebávání živin, v morfogenezi fungálních struktur, v osmotické rovnováze a při vytlačování odpadních látek.

V těchto mikroorganismech existují mechanismy, které regulují vstup a výstup látek, jakož i specifické mechanismy pro jejich transport.

Cirkulace tekutin v těchto organismech je velmi důležitá pro jejich přežití. Účelem látek používaných k léčbě plísňových infekcí je proto změna permeability cytoplazmatické membrány, čímž se vytvoří nerovnováha v buňce, která končí buněčnou smrtí.

Cirkulace živin

Krmení hub je prováděno procesem nazývaným přímá absorpce. Tento systém asimilace živin vyžaduje předchozí krok, ve kterém houby vylučují enzymy do životního prostředí, aby degradovaly organickou hmotu, a tak byly schopné absorbovat své živiny v menších molekulách.

Provádějí tedy určitý druh vnějšího trávení (mimo buněčnou strukturu). Poté rozpuštěné živiny procházejí buněčnou stěnou (která se skládá z chitinu), aby se konečně distribuovaly rovnoměrně k protoplazmě procesem nazývaným jednoduchá difúze nebo osmóza, při kterém nedochází k žádným výdajům energie.

Tato forma krmení je známá pod názvem osmotrofie. Kromě toho se vzhledem ke způsobu, jakým houby jedí, říká, že jsou heterotrofní, protože nemohou produkovat své vlastní organické sloučeniny, jako se vyskytuje v autotrofních organismech.

To znamená, že energie, kterou potřebují, je získávána asimilací a metabolismem organických sloučenin rozpuštěných exoenzymy.

Struktury odpovědné za distribuci živin ve vláknitých nebo mnohobuněčných hubách jsou hyfy. Účastní se výměny živin a vody mezi různými částmi houby.

Cirkulace látek v morfogenezi fungálních struktur

Vytváření struktur houby také vyžaduje cirkulaci látek. To se provádí poněkud odlišným způsobem.

Prodloužení hyphalu

Prodloužení hyf v houbách je možné díky směrovanému transportu vezikul obsahujících prekurzorové látky z hyphalální stěny spolu se syntetázami. Tyto vesikuly jsou směrovány k apikální kupole hyphy, kde dojde k uvolnění vezikulárního obsahu.

Vytvoření nové hyphal stěny pro tvorbu a polymeraci mikrofibril vyžaduje enzym chitin syntetázu. Tento enzym je transportován do hyphal tipu v mikrovesikulách zvaných chitosomy ve formě zymogenů (inaktivních enzymů).

Chitosomy se tvoří v cytoplazmě ve volné formě nebo ve větších váčcích podobných těm, které se generují Golgiho aparátem.

Následně k aktivaci chitin syntetázy dochází fúzí chitosomu s plazmatemem, což umožňuje interakci proteázy navázané na membránu s inaktivním enzymem (zymogen). Takto začíná mikrofibrilogeneze chitinu na hyphal špičce.

Pučící kvasnice

V případě kvasinek dochází také k transportu látek. V tomto případě je to nezbytné pro biosyntézu kvasinkového cytoskeletu. Vyžaduje proteázovou syntetázu, která je rovnoměrně distribuována v cytoplazmě a která se váže na buněčnou membránu.

Tento enzym je aktivní v místech růstu kvasinek a není aktivní, pokud nedochází k dělení.

Předpokládá se, že aktivační látky enzymu mohou být transportovány mikrokuličkami do plazmatu v místech, kde je aktivní biosyntéza buněčné stěny (pučící a septální separace).

Rovnováha mezi syntézou prodloužení stěny hypha nebo kvasinky a úpravou matrice

V procesech vytváření a vkládání nových struktur a modifikace již existující matrice, jak v případě vláknitých hub, tak v kvasinkových pupenech, musí existovat rovnováha.

V tomto smyslu byla objevena přítomnost lytických enzymů, které jsou transportovány v makrovesiklech za účelem cílení na hyphal tip nebo kvasinkové pupeny.

Těmito enzymy jsou P1-3-glukanáza, N-acetyl-P-D-glukosamináza a chitináza. Enzymy působí, když se makrovezikula fúzuje s plazmatickou membránou a uvolňuje se na vhodném místě, aby vykonala svůj účinek (exocytóza).

Osmoregulace

Tento proces zahrnuje pohyb látek různými mechanismy, jako je pasivní transport, aktivní transport a exocytóza.

Kvasinky a některé plísně jsou charakterizovány osmofilními nebo xerotolerantními mikroorganismy. To znamená, že mohou růst v neiontovém prostředí s vysokou osmolaritou. To jim umožňuje růst na substrátech s vysokou koncentrací organických sloučenin, jako je glukóza.

Pro pochopení tohoto mechanismu bylo provedeno mnoho výzkumů, které odhalily, že v nich kvasinky obsahují vysoce hydrofilní proteiny, které chrání buňku před dehydratací.

Bylo také zjištěno, že látky jako glycerol mohou působit jako osmoregulační látky, které chrání buňky před plísněmi, což jim dává možnost rychleji se přizpůsobit osmotickým změnám.

Mechanismy transportu látek

Uvnitř hub mohou nastat tři různé typy transportu látek: pasivní transport, aktivní transport a exocytóza.

Pasivní transport je ten, který nastává bez energetického výdeje, protože k němu dochází jednoduchou difúzí (výstup nebo vstup látek skrz jakoukoli část membrány). V tomto případě látka přechází na druhou stranu membrány, kde je koncentrace tohoto metabolitu nižší. Látka tedy může procházet zevnitř houby ven, nebo naopak.

Může k tomu také dojít pomocí usnadněné difúze, která funguje na stejném principu jako předchozí proces, s tou výjimkou, že používá transportní proteiny nalezené v plazmatické membráně.

Na druhé straně aktivní transport je ten, který vyžaduje energetické výdaje, protože se vyskytuje proti koncentračnímu gradientu.

Konečně exocytóza je vylučování látek do vnějšku, které se uvolňují prostřednictvím vezikul, když se fúzují s plazmatickou membránou.

Likvidace odpadních látek

Plísně v důsledku metabolismu vylučují odpadní látky, které jsou vylučovány buněčnými membránami. Tento proces se nazývá vylučování a dochází k němu prostřednictvím exocytózy.

Látky uvolněné houbami mohou později použít jiné organismy nebo samy o sobě.

Vliv antimykotik na oběh hub

Antimykotika jsou látky používané k eliminaci patogenních nebo oportunních hub, které produkují specifickou patologii u lidí a zvířat.

Tyto léky dělají to, že mění pohyby určitých látek (jako je draslík nebo sodík) a obecně způsobuje jejich odchod z buněk. Na druhé straně ostatní indukují vstup iontů vápníku do těla, což způsobuje buněčnou smrt.

Dva z nejčastějších příkladů antimykotik jsou amfotericin B a triazoly. Amfotericin B se váže na fungální steroly a destabilizuje permeabilitu buněk, což umožňuje cytoplazmatickému materiálu uniknout a způsobit smrt.

Na druhé straně triazoly brání syntéze ergosterolu. To způsobuje ztrátu integrity plísňové membrány.

Ref.

1. Cole GT. Základní biologie hub. In: Baron S, redaktor. Lékařská mikrobiologie. 4. vydání. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch v Galveston; 1996. Kapitola 73. K dispozici od: ncbi.nlm.nih.
2. Robinow C, Marak J. Na plazmové membráně některých bakterií a plísní. Oběh. 1962; 26: 1092-1104. K dispozici na adrese: ahajournals.org
3. Osmoregulace. Wikipedia, encyklopedie zdarma. 21. dubna 2019, 00:20 UTC. 11. května 2019, 01:13 en.wikipedia.org
4. Moreno L. Reakce rostlin na stres způsobený nedostatkem vody. Přezkoumání. Kolumbijská agronomie, 2009; 27 (2): 179-191. K dispozici na adrese: magazines.unal.edu.co
5. Thompson L. Antifungální přípravky. Rev. chil. infectol.. 2002; 19 (Suppl 1): S22-S25. K dispozici na adrese: https: // scielo.