CIRCULATIE IN SCHIMMELS: VOEDINGSSTOFFEN, STOFFEN, OSMOREGULATIE - BIOLOGIE - 2026

De circulatieschimmels zijn het systeem waarmee het transport van stoffen van buiten naar binnen van schimmels plaatsvindt en vice versa. Dit omvat de opname van voedingsstoffen om ze door de hele structuur te verdelen, evenals het transport van enzymen en de uitscheiding van stoffen, naast andere functies die vloeistofuitwisseling vereisen.

Deze organismen bevatten geen chlorofyl-achtige planten, en ook geen bloedvatenstelsel zoals bij dieren. Daarentegen hebben schimmels geen gespecialiseerd weefsel voor deze functie.

Grafische weergave van vloeistofcirculatie in schimmeldraden en gisten. Bronafbeelding links Flickr, afbeelding rechts Wikipedia.com

Schimmels gedragen zich echter, net als alle levende wezens, als dynamische systemen waarin transport van stoffen en voedingsstoffen plaatsvindt. In dit geval worden ze uitgevoerd door de beweging van het cytoplasma of met behulp van transportblaasjes.

De circulatie van vloeistoffen in schimmels kan worden waargenomen tijdens het proces van vertering en opname van voedingsstoffen, bij de morfogenese van schimmelstructuren, in de osmotische balans en bij de uitdrijving van afvalstoffen.

Er zijn mechanismen in deze micro-organismen die het binnenkomen en verlaten van stoffen reguleren, evenals specifieke mechanismen voor hun transport.

De circulatie van vloeistoffen in deze organismen is erg belangrijk voor hun overleving. Om deze reden zijn de stoffen die worden gebruikt voor de behandeling van schimmelinfecties gericht op het veranderen van de permeabiliteit van het cytoplasmatische membraan, waardoor een onbalans in de cel ontstaat die eindigt in celdood.

Nutriëntencirculatie

Het voeden van de schimmels wordt uitgevoerd door een proces dat directe opname wordt genoemd. Dit systeem van assimilatie van voedingsstoffen vereist een eerdere stap waarin de schimmels enzymen uitscheiden in het milieu om organische stof af te breken, en zo hun voedingsstoffen in kleinere moleculen kunnen opnemen.

Ze voeren dus een soort externe vertering uit (buiten de celstructuur). Vervolgens passeren de opgeloste voedingsstoffen de celwand (die is samengesteld uit chitine) om uiteindelijk gelijkmatig naar het protoplasma te worden verdeeld door een proces dat eenvoudige diffusie of osmose wordt genoemd, waarbij er geen energieverbruik is.

Deze vorm van voeding staat bekend onder de naam osmotrofie. Bovendien wordt gezegd dat ze, vanwege de manier waarop schimmels eten, heterotroof zijn, omdat ze hun eigen organische verbindingen niet kunnen produceren zoals wel voorkomt in autotrofe organismen.

Dat wil zeggen, de energie die ze nodig hebben, wordt verkregen door de assimilatie en het metabolisme van organische verbindingen die zijn opgelost door exoenzymen.

De structuren die verantwoordelijk zijn voor de distributie van voedingsstoffen in draadvormige of meercellige schimmels zijn de hyfen. Deze nemen deel aan de uitwisseling van voedingsstoffen en water tussen de verschillende delen van de schimmel.

Circulatie van stoffen in de morfogenese van schimmelstructuren

De vorming van de structuren van de schimmel vereist ook de circulatie van stoffen. Dit gebeurt op een iets andere manier.

Hyphal verlenging

De verlenging van hyfen in schimmels is mogelijk dankzij het gerichte transport van blaasjes die voorloperstoffen bevatten van de hyfenwand samen met synthetasen. Deze blaasjes zijn gericht naar de apicale koepel van de hypha, waar het vrijkomen van de vesiculaire inhoud zal plaatsvinden.

Voor het genereren van de nieuwe hyphale wand voor de vorming en polymerisatie van microfibrillen is het enzym chitinesynthetase vereist. Dit enzym wordt in de vorm van zymogenen (inactief enzym) in microvesikels, chitosomen genaamd, naar de hyphal-tip getransporteerd.

Chitosomen worden in het cytoplasma gevormd in een vrije vorm of in grotere blaasjes, vergelijkbaar met die gegenereerd door het Golgi-apparaat.

Vervolgens vindt de activering van chitinesynthetase plaats door de fusie van het chitosoom met het plasmalemma, waardoor de interactie mogelijk is van een protease dat aan het membraan is gebonden met het inactieve enzym (zymogeen). Dit is hoe chitine-microfibrilogenese begint bij de hyphal-tip.

Ontluikende gist

Bij gisten is er ook transport van stoffen. In dit geval is het noodzakelijk voor de biosynthese van het gistcytoskelet. Het vereist een protease synthetase dat gelijkmatig verdeeld is in het cytoplasma en dat bindt aan het celmembraan.

Dit enzym is actief op groeiplaatsen van gist en is inactief als er geen deling is.

Aangenomen wordt dat de activerende substanties van het enzym via microvesikels naar het plasmalemma kunnen worden getransporteerd op plaatsen waar de biosynthese van de celwand (ontluiken en septumscheiding) actief is.

Evenwicht tussen de synthese van de verlenging van de hypha of gistwand en de modificatie van de matrix

Bij de vorming en insertie van nieuwe structuren en de wijziging van de reeds bestaande matrix, zowel bij draadschimmels als bij gistknoppen, moet er een evenwicht zijn.

In die zin is de aanwezigheid van lytische enzymen ontdekt die in macrovesikels worden getransporteerd om zich op de hyphale punt of de gistknop te richten.

Deze enzymen zijn β1-3-glucanase, N-acetyl-β-D-glucosaminase en chitinase. De enzymen werken wanneer de macrovesicle versmelt met het plasmamembraan en vrijkomt op de juiste plaats om hun werking uit te oefenen (exocytose).

Osmoregulatie

Dit proces omvat de beweging van stoffen door verschillende mechanismen, zoals passief transport, actief transport en exocytose.

Gisten en sommige schimmels worden gekenmerkt doordat ze osmofiele of xerotolerante micro-organismen zijn. Dit betekent dat ze kunnen groeien in niet-ionische omgevingen met een hoge osmolariteit. Hierdoor kunnen ze groeien op substraten met een hoge concentratie aan organische verbindingen, zoals glucose.

Er is veel onderzoek gedaan om dit mechanisme te begrijpen, waaruit is gebleken dat gist zeer hydrofiele eiwitten bevat die de cel beschermen tegen uitdroging.

Er is ook ontdekt dat stoffen zoals glycerol kunnen werken als osmoregulerende stoffen die cellen beschermen tegen schimmels, waardoor ze zich sneller kunnen aanpassen aan osmotische veranderingen.

Transportmechanismen voor stoffen

Binnen schimmels kunnen drie verschillende soorten stoftransport voorkomen: passief transport, actief transport en exocytose.

Passief transport is datgene dat plaatsvindt zonder energieverbruik, aangezien het plaatsvindt door eenvoudige diffusie (uittreden of binnendringen van stoffen door een deel van het membraan). In dit geval gaat de stof naar de andere kant van het membraan, waar de concentratie van die metaboliet lager is. Zo kan een stof van de binnenkant van de schimmel naar de buitenkant gaan, of andersom.

Het kan ook gebeuren door gefaciliteerde diffusie, die volgens hetzelfde principe werkt als het vorige proces, behalve dat het transporteiwitten gebruikt die in het plasmamembraan worden aangetroffen.

Aan de andere kant is actief transport er een dat energieverbruik vereist, omdat het plaatsvindt tegen een concentratiegradiënt.

Ten slotte is exocytose de uitscheiding van stoffen naar buiten die via blaasjes vrijkomen wanneer ze samensmelten met het plasmamembraan.

Verwijdering van afvalstoffen

Schimmels verdrijven als gevolg van metabolisme afvalstoffen die via celmembranen worden geëlimineerd. Dit proces staat bekend als uitscheiding en vindt plaats door exocytose.

De stoffen die door schimmels vrijkomen, kunnen later door andere organismen of door henzelf worden gebruikt.

Effect van antischimmelmiddelen op de circulatie van schimmels

Antischimmelmiddelen zijn stoffen die worden gebruikt om pathogene of opportunistische schimmels te elimineren die een specifieke pathologie veroorzaken bij mens en dier.

Wat deze medicijnen doen, is de bewegingen van bepaalde stoffen (zoals kalium of natrium) veranderen, waardoor ze doorgaans de cellen verlaten. Aan de andere kant zorgen andere ervoor dat calciumionen het lichaam binnendringen en celdood veroorzaken.

Twee van de meest voorkomende voorbeelden van antischimmelmiddelen zijn amfotericine B en triazolen. Amfotericine B bindt zich aan de schimmelsterolen en destabiliseert de celpermeabiliteit, waardoor cytoplasmatisch materiaal kan ontsnappen en de dood tot gevolg heeft.

Aan de andere kant verhinderen triazolen de synthese van ergosterol. Dit veroorzaakt het verlies van de integriteit van het schimmelmembraan.

Ref.

1. Cole GT. Basisbiologie van schimmels. In: Baron S, redacteur. Medische microbiologie. 4e editie. Galveston (TX): Medische afdeling van de Universiteit van Texas in Galveston; 1996. Hoofdstuk 73. Beschikbaar vanaf: ncbi.nlm.nih.
2. Robinow C, Marak J.Over het plasmamembraan van sommige bacteriën en schimmels. Circulatie. 1962; 26: 1092-1104. Beschikbaar op: ahajournals.org
3. Osmoregulatie. Wikipedia, de gratis encyclopedie. 21 april 2019, 00:20 UTC. 11 mei 2019, 01:13 en.wikipedia.org
4. Moreno L. Reactie van planten op stress door watertekort. Een recensie. Colombiaanse agronomie, 2009; 27 (2): 179-191. Beschikbaar op: magazines.unal.edu.co
5. Thompson L. antischimmelmiddelen. Rev. chil. infectol. . 2002; 19 (suppl 1): S22-S25. Beschikbaar op: https: // scielo.