Поліваріантність онтогенезу міцеліальних мікроміцетів

Дослідження впливу зовнішніх факторів на процес формування міцеліальних структур. Механізми взаємодії конідій на початкових стадіях формоутворення. Порівняльний аналіз фізіолого-біохімічних та енергетичних особливостей функціонування грибних об’єктів.

Рубрика Биология и естествознание
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 30.10.2015
Размер файла 68,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

нитки

40,01,8

5,00,2

40,01,0

15,01,4

пелети

38,01,8

3,00,7

42,01,0

17,01,2

Винятковим можуть бути однакові значення питомої швидкості росту для пелетної та нитчастої форм (0,106  0,017 г-1 та 0,116  0,012 г-1). Однак, враховуючи особливості будови міцелію та його апікальний рост, слід зазначити, що пригнічення ростових процесів у пелет дійсно відбувається. Апікальна швидкість росту пелетної форми нижче, ніж у нитчастої (0,089 0,5 мкм/г проти 1,68 0,5 мкм/г).
Особливості пулу амінокислот у пелетного та нитчастого міцелію відмічені у кількостному складі, хоча енергетичні витрати на синтез амінокислот у них рівні. У нитчастого міцелія вміст незамінних амінокислот більше, ніж у пелетного (особливо лізіну, треоніну та валіну). Пелетний міцелій характеризується більшою кількістю тірозину та метіоніну. До особливостей пелетної форми можна віднести наявність двох піків у накопиченні амінокислот в гідролізаті. Імовірно, що перший максимум пов'язаний з легкодоступними амінокислотами частково деструктурованих білків центральної частини пелет, а другий відображає наявність амінокислот після повного руйнування клітинної стінки.
Встановлено, що клітинна стінка пелетного міцелію містить більше структурних полісахаридів (глюкану 28 %, хітину 22 %), ніж нитчастого (10 % та 1 - 2 % відповідно). Разом з даними протопластування нитчастого та пелетного міцелію це свідчить про більшу міцність клітинної стінки пелет. Інтенсивність виходу протопластів та їх чисельність при обробці пелетного міцелію меньша.

Енергетична ефективність росту пелетного та нитчастого міцелію на різних субстратах є різною. Для нитчастої форми зі збільшенням ступеня інгибування вуглецьвміщуючих субстратів ефективність використання ксилози збільшується, для пелетної знижується. Використання ацетату для нитчастої форми є меньш ефективним, ніж для пелетної. Непродуктивні витрати на цьому субстраті є значно вищими (табл. 8). Все це може свідчити не тільки про кількісні, але й про якісні особливості у метаболізмі форм міцелію, що вивчаються.

Показано, що в умовах стресу, пов'язаного з голодуванням та механічним пошкодженням, пелетний та нитчастий міцелій демонструють різну реакцію за рівнем ендогенного дихання (рис. 18 і 19).

У пелетної форми спостерігається збільшення інтенсивності дихання через добу впливу, у нитчастої через дві доби.

Різниця між "голодуючим" інтактним та гомогенізованим міцелієм у пелетної форми швидко зникала в порівнянні з нитчастою. Більший ступінь інгібування дихання у пелет на першу добу дії може свідчити про міжклітинні контакти між ділянками гіф, що входять до складу цієї структури.

Внесення глюкози не впливає на інтенсивність дихання пелетної форми T. terrestris у процесі голодування. У той самий час активність дихання нитчастого міцелію в присутності глюкози збільшувалася. Це може свідчити про більшу залежність нитчастої форми від екзосубстратів.

Таблиця 8. Енергетична ефективність росту міцеліальних структур T. terrestris на різних субстратах

Субстрат

Нитчаста форма

Пелетна форма

*

Глюкоза 1

0,193 ± 0,020

0,807 ± 0,020

0,235±0,010

0,765±0,010

2

0,205 ± 0,010

0,795 ± 0,010

0,171 ± 0,008

0,829 ± 0,008

3

0,265 ± 0,012

0,735 ± 0,018

0,193 ± 0,010

0,807 ± 0,010

Ацетат 1

0,410 ± 0,012

0,590 ± 0,012

0,238±0,040

0,717±0,040

2

0,325 ± 0,016

0,675 ± 0,016

0,229 ± 0,010

0,771 ± 0,010

3

0,313 ± 0,012

0,687 ± 0,012

0,181 ± 0,010

0,819 ± 0,010

Лактоза 1

0,182 ± 0,009

0,818 ± 0,009

0,159 ± 0,008

0,842 ± 0,008

2

слабо асимілювалася

слабо асимілювалася

3

слабо асимілювалася

слабо асимілювалася

Ксилоза 1

слабо асимілювалася

0,151 ± 0,007

0,849 ± 0,007

2

0,337 ± 0,017

0,663 ± 0,017

слабо асимілювалася

3

0,337 ± 0,013

0,663 ± 0,013

слабо асимілювалася

Етанол 1

0,184 ± 0,010

0,816 ± 0,010

0,248 ± 0,030

0,752 ± 0,030

2

0,236 ± 0,015

0,764 ± 0,015

0,209 ± 0,010

0,791 ± 0,010

3

0,227 ± 0,011

0,773 ± 0,011

0,184 ± 0,010

0,816 ± 0,010

* непродуктивні витрати; енергетична ефективність росту;

1 - С-ліміт у стаціонарній фазі періодичного культивування,

2 - С-ліміт в режимі хемостату,

3 - С-ліміт після зупинки протоку та виходу СО2 в постійний режим

Встановлено, що ціанід по-різному блокує дихання пелетної та нитчастої форм. У пелетного міцелію в процесі голодування частка ціанрезистентного дихання збільшується, а у нитчастого - зменьшується. На четверту добу для обох форм характерна перевага альтернативних шляхів окислення субстрату.

Молекулярна модель сприйняття морфогенного сигналу конідіями грибів на прикладі Thielavia terrestris

На основі одержаних даних та літературних відомостей ми пропонуємо схему сприйняття та передачі морфогенного сигналу для Thielavia terrestris (рис. 20).

Аналіз схеми показує, що вона схожа зі схемою сигнальної системи, запропонованої для диморфізму Mucorales [Steward, Rogers, 1983]. Таким чином, можна припустити наявність загальних закономірностей цих процесів. Експериментальні дані вказують на те, що сигнальна система T. terrestris на першому етапі реагування на морфогенний фактор включає:

цитоплазматичну мембрану (завдяки зміні ступеня її енергізації), активізацію аденілатциклази, що призводить до утворення цАМФ. Далі, виходячи з літературних даних, можна прогнозувати цілу низку ферментативних реакцій (активізацію протеінкінази С, фосфорювання ядерних білків, експресію відповідних генів тощо), що призводить до розвитку міцелію певної форми. Головне припущення цієї моделі полягає у тому, що різні способи функціонування цієї сигнальної системи обумовлюють, як мінімум, дві форми росту міцелію (пелетну та нитчасту). Як показали наші дослідження, рівень цАМФ у даному випадку є одним з головних параметрів, що контролює розвиток пелетного чи нитчастого міцелію. Високий рівень цАМФ у лаг-фазі призводить до розвитку нитчастої, а низький пелетної форми. Запропонована схема дозволила здійснити спрямовану регуляцію форми росту T. terrestris, а тому може розглядатися як первинна модель, що описує початкові стадії формоутворення міцелію мікроміцетів за участю внутрішньоклітинних медіаторів.

Таким чином, згідно з одержаними даними механізм сприйняття та передачі у клітину морфогенного сигналу для пелетної та нитчастої форм є однаковим. Вибір програми розвитку (в межах вивченої схеми) залежить від концентрації ендогенного цАМФ у лаг-фазі, що визначає розвиток нитчастого чи пелетного міцелію.

ВИСНОВКИ

В роботі вирішено актуальну наукову проблему щодо природи формоутворення міцелію ряду мікроскопічних грибів в умовах глибинного культивування. Доведено, що розвиток форми вегетативного міцелію є адаптивним процесом та залежить від умов існування для кожного конкретного виду грибів. Встановлені взаємозв'язки між поліморфним розвитком міцелію та формоутворюючими факторами є основою для з'ясування молекулярних механізмів регуляції їх морфогенезом. Це дозволяє використовувати процес формоутворення міцелію як експериментальну модель для вивчення еволюційних шляхів становлення регуляторних механізмів морфогенезу. Розроблено наукові підходи до керування формою міцелію з відповідними особливостями метаболізму. Одержані результати можуть бути запропоновані для біотехнологічних процесів отримання біологічно активних речовин шляхом спрямованого культивування грибів.

1. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено адаптивний характер диморфізму мікроміцетів у вигляді нитчастого чи пелетного міцелію, про що свідчать особливості формоутворення Thielavia terrestris, Chaetomium globosum та меланінсинтезуючих гіфальних грибів, які відзначаються підвищеною резистентністю до несприятливих умов існування. Серед факторів зовнішнього середовища морфогенними є ті, що суттєво впливають на процеси розвитку мікроміцетів у період лаг-фази. Запропоновано розглядати пелетну форму росту поряд з нитчастою, як прояв поліваріантності онтогенезу мікроміцетів, що розвиваються в умовах глибинного культивування.

2. Доведено відсутність початкової запрограмованості розвитку конідій у нитчасту чи пелетну форми, тобто їх тотипотентність. Підтверджено роль передісторії інокулюму. Форма міцелію, що використовується як посівний матеріал, впливає на морфологію наступного покоління. Критичне значення умов культивування, у яких відбувається зміна форми міцелію, визначається попередньою формою росту гриба та відповідає явищу гістерезісу, що підтверджує самоорганізуючу природу формоутворення міцелію.

3. Встановлено, що програма формоутворюючих процесів сприймається клітиною у стадії набряку конідій, що відповідає лаг-фазі на кривій росту. Аналогічні особливості характерні для періоду компетентності в ембріогенезі вищих організмів.

4. Показано відповідність пелетної форми T. terrestris поведінці одноклітинних мікроорганізмів в умовах неспецифічного стресу, про що свідчать зміни у макромолекулярному складі біомаси, кінетичних та стехіометричних показниках, зростання пулу АТФ, збільшення ціанрезистентного дихання. Це підтверджує положення про функціональну схожість макроморфологічних структур модульних організмів з системами популяційного рівня.

5. Встановлено відмінності у складі клітинних стінок нитчастого та пелетного міцелію, які закладаються у лаг-фазі. Кількість структурних полісахаридів (28 % глюкану і 22 % хітину у пелетного міцелію проти 10 % та 1 % відповідно у нитчастого), результати протопластування, гомогенізації та ультразвукової обробки міцелію свідчать про більшу міцність клітинних стінок пелетної форми.

6. Механізм взаємодії конідій T. terrestris на ранніх стадіях формоутворення обумовлений синтезом біополі мерів. При пелетоутворенні передбачається взаємодія за містковим типом, при розвитку нитчастого варіанту - стерична стабілізація за рахунок більш високих концентрацій біополімеру. У випадку C. cladosporioides причиною підвищеної агрегації конідій є утворення на їх поверхні меланінового шару. Пелетоутворення у alb-мутанту свідчить про значні молекулярні зміни, що вірогідно обумовлені К-стратегією розвитку цих темнозабарвлених грибів.

7. Показано інформативність атомно-силової мікроскопії, хемілюмінесценції та механоемісії для дослідження механізмів клітинних взаємодій і регуляторних процесів у лаг-фазі, що дозволяє вперше рекомендувати ці методи для вивчення періоду компетенції. За їх допомогою дано структурні та молекулярні характеристики конідій з різною спрямованістю формоутворюючих процесів. У випадку пелетної стратегії росту фібрилярні структури на поверхні конідій з'являються значно раніше і в більшій кількості, ніж у нитчастої. Хаотичність у характері випромінювання конідій з пелетною стратегією росту відповідає поведінці біологічних об'єктів у несприятливих умовах існування.

8. Показано участь внутрішньоклітинних регуляторів (цАМФ та іонів кальцію) та генетичного апарату (за результатами інгібіторного аналізу) у процесах формоутворення T. terrestris та відсутність ефекту дії цГМФ. Шлях рецепції морфогенного сигналу та його перетворення на внутрішньоклітинний не залежить від форміи росту T. terrestris. Розвиток нитчастого або пелетного міцелію визначає концентрація цАМФ: у лаг-фазі в нитчастої форми вона вища, ніж у пелетної (5 - 8 нмоль/гАСВ та 1 нмоль/гАСВ, відповідно).

9. Розроблено молекулярну модель поліморфізму T. terrestris на етапі передачі зовнішнього сигналу на внутрішньоклітинний регулятор, яка відповідає аналогічній схемі для дрожжево-гіфального диморфізму, та дозволяє регулювати процес формоутворення міцелію в глибинних умовах культивування шляхом дії у лаг-фазі певних морфогенних факторів.

ОСНОВНІ РОБОТИ, НАДРУКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Шемшур Т.В., Подгорский В.С., Громозова Е.Н. Кинетика роста Thielavia terrestris на плотной питательной среде // Микология и фитопатология. - 1989. - Т. 23, № 2. - С. 156-159.

2. Громозова Е.Н., Шемшур Т.В., Фомина М.А. Формирование мицелиальных структур под действием условий культивирования на разных стадиях развития микромицетов // Микология и фитопатология. 1989. Т. 23, № 3. С. 202-205.

3. Громозова Е.Н., Блажчук И.С. Влияние некоторых факторов на характер роста Thielavia sp. в погружённой культуре // Микробиол. журн. 1989. Т. 51, № 4. С. 30-31.

4. Шемшур Т.В., Громозова Е.Н., Подгорский В.С. Влияние некоторых условий культивирования на характер роста аскомицетов в погружённой культуре // Микробиол. журн. 1989. Т. 51, № 3. С. 30-33.

5. Фомина М.А., Громозова Е.Н., Билай Т.И. Биосинтетическая активность Thielavia sp. на среде со свекловичным жомом в зависимости от морфофизиологической формы посевного материала // Микробиол. журн. 1989. Т. 51, № 3. С. 53-55.

6. Громозова Е.Н., Фомина М.А., Блажчук И.С., Подгорский В.С. Физиологические особенности роста различных мицелиальных структур Thielavia sp. на среде с глюкозой // Микробиол. журн. 1989. Т. 51, № 1. С. 43-46.

7. Громозова Е.Н., Болдарева А.И., Блажчук И.С., Подгорский В.С., Ковальчук В.А., Синёв О.П. Перспективы использования Thielavia sp. в обработке и утилизации последрожжевой бражки // Химия и технология воды. 1990. Т. 12, № 8. С. 756-760.

8. Фомина М.А., Громозова Е.Н., Подгорский В.С. Материальный баланс роста двух мицелиальных структур Thielavia sp. на среде с глюкозой // Микробиол. журн. 1990. Т. 52, № 5. С. 42-48.

9. Зелтиня М.О., Швинка Ю.Э., Блажчук И.С., Громозова Е.Н. Энергетическая эффективность утилизации ряда углеродсодержащих субстратов различными мицелиальными структурами Thielavia terrestris // Микробиол. журн. 1990. Т. 52, № 6. С.65-69.

10. Громозова Е.Н., Блажчук И.С., Галынина Н.И. Уровень АТФ в процессе развития различных мицелиальных структур Thielavia terrestris // Микробиол. журн. 1990. Т. 52, № 5. С. 48-51.

11. Блажчук И.С., Громозова Е.Н., Степанюк В.В. Особенности получения и характеристика протопластов из различных участков мицелиальных структур Thielavia terrestris // Микробиол. журн. 1991. Т. 53, № 6. С. 21-27.

12. Громозова Е.Н., Садовский М.Г. Эволюционные механизмы адаптационных перестроек в морфологии некоторых грибов // Эволюционное моделирование и кинетика. Новосибирск: Наука, 1992. С. 161-176.

13. Громозова Е.Н., Блажчук И.С., Тесленко В.В. Особенности роста и образования меланина Cladosporium cladosporioides в глубинных условиях культивирования при различных значениях рН среды // Микробиол. журн. 1993. Т. 55, № 2. С. 41-45.

14. Фомина М.А., Громозова Е.Н., Блажчук И.С. Особенности роста Cladosporium cladosporioides (Fresen) de Vries и синтеза меланина в процессе периодического культивирования // Микробиол. журн. 1995. Т. 57, № 2. С. 15-20.

15. Громозова О.М., Блажчук І.С., Підгорський В.С. Пул аденозин-3'-5'-монофосфата у процесі формування міцеліальних структур Thielavia terrestris (Apinis) Malloch et Cain в умовах глибинної культури // Укр. Ботан. Журн. 1995. Т. 52, № 5. С.615-620.

16. Громозова Е.Н., Фомина М.А., Блажчук И.С. Особенности развития мицелиальных структур Thielavia terrestris в условиях периодического культивирования // Биополимеры и клетка 1995. Т. 11, № 3-4. С. 73-81.

17. Громозова Е.Н., Блажчук И.С. Участие ионов кальция в процессах мицелиального диморфизма Thielavia terrestris // Биополимеры и клетка. 1996. Т. 12, № 3. С. 91-96.

18. Фомина М.А., Громозова Е.Н., Подгорский В.С. Влияние света на меланиногенез Cladosporium cladosporioides (Fresen.) de Vries // Биополимеры и клетка. 1996. Т. 12, № 1. С. 58-63.

19. Подгорский В.С., Громозова Е.Н., Стрельчина Т.В. Исследование действия аналогов мембранотропных ауторегуляторов на процесс диморфизма Thielavia terrestris (Apinis) Malloch et Cain // Микробиол. журн. 1996. Т. 58, № 4. С. 29-34.

20. Громозова Е.Н. Мицелиальный диморфизм грибов в условиях глубинного культивирования // Онтогенез. 1999. Т. 30, № 5. С. 366-371.

21. Громозова Е.Н. Роль лаг-фазы в процессах развития различных форм мицелия некоторых грибов в условиях глубинного культивирования // Онтогенез. 1998. Т. 29, № 5. С.362-365.

22. Громозова Е.Н., Орёл В.Э., Дзятковская Н.Н. Спонтанная хемилюминесценция и механоэмиссия конидий Thielavia terrestris на ранних стадиях формообразующих процессов // Доповіді НАНУ 2000. № 9. С. 176-179.

23. Gromozova E.N., Fomina M.A., Podgorsky V.S., Leite V.S., Zeltina M., Shvinka Y.E. Growth efficiency of Thielavia terrestris mycelial structures // Acta Biotechnologica. 1991. V. 11, № 4. P. 325-329.

24. Grube M., Zagreba E., Gromozova E., Fomina M. Comparative investigation of the macromolecular composition of mycelia forms Thielavia terrestris by infrared spectroscopy // Vibrational spectroscopy. 1999. № 19. P. 301-306.

25. Gromozova E.N., Lytvyn P.M., Podgorsky V.S. Peculiarities of Th. terrestris spores surface ultrastructure investigated by AFM // Frontiers of Multifunctional Nanjsystems, eds. E. Buzaneva, P. Scharff.: Kluwer Acad. Publ., Netherlands. 2002. P. 341-346.

26. Громозова Е.Н. Адсорбционно-структурные механизмы формообразования мицелия грибов в условиях глубинного культивирования // Доповіді НАНУ. 2003. № 12. С. 141-145.

27. Громозова Е.Н., Садовский М.Г. Эволюционные механизмы адаптационных перестроек в морфологии некоторых грибов. Красноярск, 1988. 32 с. (Препр. / Сиб. отд. АН. Ин-т биофизики; №79Б).

28. Фомина М.А., Громозова Е.Н., Подгорский В.С. Хемостатные культуры двух морфофизиологических форм роста Thielavia sp. // Ред. Микробиол. журн. Киев, 1989. 10 с.Деп. В ВИНИТИ 14.11.89 г., № 6844-В89.

29. Громозова О.М., Блажчук І.С. Пелетоутворення у Cladosporium cladosporioides та Thielavia terrestris // Тезиси 9 з'їзду Українського ботанічного товариства. Київ: "Наук.думка", 1992. С. 428-429.

30. Блажчук И.С., Громозова Е.Н. Влияние различных солей кальция на формообразование Thielavia terrestris // Тезисы I (YIII) Установочного съезда УМО. Одесса. Микробиол. журн. 1994. Т. 56, № 1. С. 36

31. Grube M.K., Zagreba E.D., Fomina M.A., Gromozova E.N. Biomass macromolecular composition of mycelial forms of Thielavia terrestris studies by IR-spectoscopy // 8th European congress of biotechnology, Bugapest. - 1997. - P. 195.

32. Громозова Е.Н., Войчук С.И. Влияние агентов, деполяризующих мембрану на формообразование мицелия Thielavia terrestris (Apinis) Malloch et Cain // Тезисы докладов 1 съезда микологов России "Современная микология в России". Москва: Из-во "Нац. акад. микол.". 2002. С. 145.

33. Громозова Е.Н., Фомина М.А., Подгорский В.С. Аминокислотный состав биомассы мицелиальных форм Thielavia terrestris (Apinis) Malloch et Cain // Материалы Международной конференции "Микробиология и биотехнология ХХI ст." Минск: Ин-т микробиологии АН Белоруссии. 2002. С. 27-29.

34. Регуляция процессов формообразования у ряда микромицетов в условиях глубинного культивирования / Громозова Е.Н.: Ин-т микробиологии и вирусологии НАН Украины. - Киев, 2005. - 209 с. -Рус. - Деп в ГНТБ Украины 12.12.2005, № 91-Ук2005 // Анот. в ж. ДНР, №1-2, 2006, № 40.

35. Громозова Е.Н. Форма мицелия в глубинных условиях культивирования как результат адаптационного выбора самоорганизующейся системы // Тезисы: IV Всероссийский конгресс по медицинской микологии. - Москва 29-31 марта 2006. - С. 164-165.

36. Громозова Е.Н., Садовский М.Г. Роль предыстории посевного материала в морфологии Thielavia terrestris (Apinis) Malloch et Cain // ДАН. - 2006. - Т. 406, № 1. - С. 139-141.

АНОТАЦІЯ

Громозова О.М. Поліваріантність онтогенезу міцеліальних мікроміцетів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.14 - біологія розвитку. Інститут клітинної біології і генетичної інженерії НАН України, Київ, 2006.

Представлені матеріали комплексних досліджень процесів формоутворення та функціонування різних форм міцелію мікроскопічних грибів в умовах глибинного культивування. Показано, що нитчаста та пелетна структури є проявом адаптаційних реакцій мікроміцетів, що притаманні самоорганізуючим системам. Доведена біологічна природа пелетоутворення Thielavia terrestris. Пелетний міцелій, на відміну від нитчастого, характеризує несприятливі для гриба умови існування, що аналогічні неспецифічному стресу, описаному для одноклітинних мікроорганізмів. Встановлено визначальну роль лаг-фази у процесі онтогенезу мікроміцетів, яка відповідає стадії компетентності у вищих організмів. Запропоновано гіпотетичну схему сприйняття та передачі всередину клітини морфогенного сигналу за участю внутрішньоклітинних месенджерів: цАМФ та іонів кальцію.

На підставі запропонованої моделі проведено регуляцію процесу формоутворення нитчастого та пелетного міцелію шляхом спрямованної зміни фізико-хімічних факторів середовища та рівня ендогенного цАМФ.

Ключові слова: морфогенез, самоорганізація, пелетний та нитчастий міцелій, мікроміцети, вторинні месенджери.

АННОТАЦИЯ

Громозова Е.Н. Поливариантность онтогенеза мицелиальных микромицетов. Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.14. - биология развития. Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев, 2006.

В работе представлены материалы комплексных исследований процессов формообразования и функционирования различных форм мицелия микроскопических грибов в условиях глубинного культивирования. На примере Thielavia terrestris, Chaetomium globosum и ряда тёмноокрашенных гифомицетов показано, что нитчатая и пеллетная структуры являются проявлением адаптивных реакций организма, присущих самоорганизующимся системам. Доказано, что пеллетная форма существования мицелия является проявлением адаптивных реакций организма на неблагоприятные условия существования. Впервые на основании результатов комплексных физиолого-биохимических исследований показано соответствие пеллетного мицелия T. terrestris поведению одноклеточных микроорганизмов в условиях неспецифического стресса. Это подтверждает положение о функциональном сходстве макроморфологических структур модульных организмов с системами популяционного уровня. Установлена определяющая роль лаг-фазы в процессе онтогенеза мицелиальных грибов, которая соответствует стадии компетентности у высших организмов. Показано влияние предыстории посевного материала на границы распространения формы мицелия и точку перехода (по условиям среды) от одной формы к другой. Это позволило обосновать явление гистерезиса в переходах между формами и подтвердить самоорганизующую природу процесса.

Впервые, с помощью метода атомно-силовой микроскопии, выявлены различия в ультраструктуре поверхности и силах молекулярного взаимодействия конидий при разной направленности формообразующих процессов. Показана информативная роль методов хемилюминесценции и механоэммиссии в исследовании клеток в лаг-фазе. Конидии T. terrestris с презумптивно пеллетной и нитчатой стратегией развития имели различия в характере электромагнитного излучения.

На основании проведенных расчётов с использованием литературных и экспериментальных данных обоснован механизм адсорбционно-структурного взаимодействия конидий при пеллетообразовании и развитии нитчатого мицелия. Участие в этом процессе полисахарида подтверждено экспериментально при обработке конидий конканавалином А, меченным коллоидным золотом, и данными атомно-силовой микроскопии.

Выявлены различия в составе клеточных стенок пеллетного и нитчатого мицелия. Преобладание у пеллетной формы структурных полисахаридов (глюкана и хитина) вместе с данными о протопластировании, свидетельствуют о большей прочности её клеточных стенок. Данные атомно-силовой микроскопии уточняют, что эти различия наступают уже на ранних этапах культивирования микромицета, в лаг-фазе.

Получило дальнейшее развитие положение, выдвинутое Шмальгаузеном (1964) о том, что морфогенез низших организмов связанный с экспрессией определённых генов, в первую очередь, управляется физико-химическими внешними факторами. Биологическая природа этого явления у T. terrestris установлена впервые, благодаря выявлению участия в процессе формообразования пеллетного и нитчатого мицелия цАМФ, ионов кальция и (по данным ингибиторного анализа) генома.

Предложена гипотетическая схема восприятия и передачи внутрь клетки морфогенного сигнала с участием внутриклеточных мессенджеров: цАМФ и ионов кальция. На основании предлагаемой модели проведена регуляция процесса формообразования нитчатого и пеллетного мицелия путём направленного изменения физико-химических факторов среды и уровня эндогенного цАМФ с помощью высокой концентрации в среде глюкозы, теофиллина, экзогенного цАМФ, агентов, деполяризующих мембрану.

Впервые, на основании сравнения полученных экспериментальных данных с известными из литературы сведениями о классическом гифально-дрожжевом диморфизме, предложено расширить это понятие, включив в него пеллетную форму.

Предложено использовать процессы формообразования мицелия в глубинных условиях культивирования как экспериментальную модель для изучения регуляторных механизмов морфогенеза более сложных организмов.

Ключевые слова: морфогенез, самоорганизация, пеллетный и нитчатый мицелий, микромицеты, вторичные мессенджеры.

SUMMARY

Gromozova E.N. Polyvariations of ontogenesis of mycelial micromycetes. - Manuscript.

Thesis for Doctor of Sciences degree on specialty 03.00.14. - biology of development, Institute of cell biology and genetic engineering, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2006.

Presented are the works of complex research of the processes of form created and functioning of various mycelial forms of fungi in submerged conditions. The materials show that filamentous and pellet structures are representations of adaptive reactions in organism, inherent to self-organizing systems. Biological nature of pelletogenesis of Thielavia terrestris is proven. Pellet mycelium, unlike filamentous, is characterized by adverse conditions of existence similar to non-specific stress described for unicellular microorganisms. The determining role of the lag-phase in the process of ontogenesis of micromycetes is established and it corresponds to a stage of cempetence with higher organisms.

Presented is the hypothetical pattern of perception and transfer of morphogenic signal inwards in the cell by means of innercellular messengers: cАМP and ions of calcium. Based on the model presented, the process of form cretion of filamentous and pellet mycelium has been regulated by means of directed alteration of physical and chemical factors of environment and the level of endogenous cAMP.

Key words: morphogenesis, formcreation, pellet and filamentous mycelium, micromycetes, secondary messengers.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Кросинговер як явище обміну ділянками гомологічних хромосом після кон’югації у профазі-1 мейозу. Аналіз проміжних структур в сумчастих грибів. Основні способи розділення структур Холлідея. Розгляд особливостей молекулярних механізмів кросинговеру.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.03.2013

  • Вивчення морфолого-культуральних та фізіолого-біохімічних ознак бактерії Proteus mirabilis; розгляд сфери поширення. Дослідження патогенності та практичного значення; спричинення захворювання сечостатевих органів: простатиту, циститу, пієлонефриту.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 26.04.2014

  • Основні джерела антропогенного забруднення довкілля. Вплив важких металів на фізіолого-біохімічні процеси рослин, зміни в них за впливу полютантів. Структура та властивості, функції глутатіон-залежних ферментів в насінні представників роду Acer L.

    дипломная работа [950,6 K], добавлен 11.03.2015

  • Види пошкодження рослин при низьких температурах. Фізіолого-біохімічні особливості морозостійкості рослин. Процес загартування, його фази. Загальна характеристика родини Пасльонових, дія низьких температур на рослини. Метод дослідження морозостійкості.

    курсовая работа [72,0 K], добавлен 05.04.2014

  • Вивчення ембріогенезу легень та періодизації їх формування на основі даних макро-, мікро морфологічного і гістохімічного аналізів. Основні етапи розвитку легень у людини в постнатальному періоді, їх функціональні зміни. Легені на пізніх етапах онтогенезу.

    курсовая работа [56,0 K], добавлен 06.11.2010

  • Механізми дії та функції цитокінів у нервовій системі, їх взаємодії на рівні головного мозку. Рецептори цитокінів в межах центральної нервової системи (ЦНС). Стимуляція гіпоталамо-гіпофізарно-адреналової системи як доказ прямого впливу цитокінів на ЦНС.

    реферат [5,7 M], добавлен 13.11.2013

  • Будова і рівні регуляції репродуктивної системи ссавців. Доімплантаційний розвиток та роль стероїдних гормонів в імплантаційних процесах. Фізіологічні та молекулярні механізми імплантації. Роль білкових ростових факторів у становленні вагітності.

    реферат [48,8 K], добавлен 09.02.2011

  • Потенціал дії клітин. Особливості фази швидкої деполяризації, реполяризации, слідових потенціалів. Дослідження впливу входу натрію на внутрішньоклітинну концентрацію. Безперервне та сальтаторне розповсюдження нервового імпульсу. Фіксація потенціалу.

    реферат [452,1 K], добавлен 19.06.2010

  • Загальнобіологічна здатність організмів у процесі онтогенезу набувати нових ознак. Роль генетичних і середовищних факторів у проявах спадкової і неспадкової (фенотипової) мінливості. Епігенетика, модифікації, фенокопії, морфози; класифікація мутацій.

    презентация [2,1 M], добавлен 04.01.2015

  • Характеристика абстрактних об'єктів теорії і їхньої системної організації. Дослідження особливостей основного емпіричного матеріалу, на який опирається методологія при аналізі структури теоретичного знання - текстів історично сформованих наукових теорій.

    реферат [25,0 K], добавлен 27.06.2010

  • Біологічне значення стомлення, методи його дослідження. Вивчення біохімічних основ стомлення у підлітків та його діагностування доступними засобами. Виявлення зміни в активності слини учнів внаслідок стомлення під час фізичних та розумових навантажень.

    курсовая работа [116,8 K], добавлен 21.01.2017

  • Життєва форма як пристосованість організмів до певного способу життя, загальна характеристика впливу екологічних факторів на їх основні види. Аналіз поглядів різних вчених-ботаніків (у тому числі і Серебрякова) на класифікацію життєвих форм організмів.

    курсовая работа [591,5 K], добавлен 21.09.2010

  • Класифікація газонів. Джерела забруднення та забруднюючі речовини міського середовища. Газонні трави в озелененні промислових територій. Правила утримання зелених насаджень сучасних міст. Функціонування систем життєдіяльності газонних видів рослин.

    курсовая работа [154,1 K], добавлен 28.03.2015

  • Історія еволюційного розвитку та систематика Голонасінних. Особливості анатомічної будови хвойних рослин України. Морфологічна будова представників хвойних. Дослідження впливу різних екологічних факторів на анатомічну та морфологічну будову хвойних.

    курсовая работа [11,5 M], добавлен 04.06.2014

  • Розгляд особливостей фізіології та властивостей зелених та синьо-зелених водоростей. Визначення їх ролі в балансі живої речовини та кисню, в очищенні оточуючого середовища і еволюції Землі. Опис участі водоростей в біохімічних процесах фотосинтезу.

    курсовая работа [56,1 K], добавлен 21.09.2010

  • Поняття системного дослідження предметів і явищ навколишнього нас миру як частини або елементи певного цілісного утворення. Система як безліч об'єктів разом з відносинами між об'єктами й між їхніми атрибутами. Специфіка системного методу дослідження.

    реферат [26,6 K], добавлен 21.06.2010

  • Аналіз розвитку зоології в першій половині 19 століття. Розвиток зоології в 20 столітті. Характеристика періоду розвитку теорії Дарвіна та значення її для зоології. Розвиток порівняльної анатомії та ембріології. Дослідження в ембріології та фізіології.

    курсовая работа [45,1 K], добавлен 21.09.2010

  • Позиція валеології – людина як система. Три рівні побудови цієї системи. Біологічне поле людини. Індійська та китайська системи. Механізми валеогенезу - автоматичні механізми самоорганізації людини задля формування, збереження та закріплення здоров’я.

    контрольная работа [20,9 K], добавлен 09.01.2009

  • Характеристика шкідників і збудників захворювань рослин та їх біології. Дослідження основних факторів патогенності та стійкості. Аналіз взаємозв’язку організмів у біоценозі. Природна регуляція чисельності шкідливих організмів. Вивчення хвороб рослин.

    реферат [19,4 K], добавлен 25.10.2013

  • Вплив внутрішніх та зовнішніх факторів на характер геоботанічного районування, конфігурація і структура ареалу. Фізико-географічне районування України. Біоценотична класифікація, картографування та районування за аналогічними та гомологічними ознаками.

    курсовая работа [44,6 K], добавлен 21.09.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.