On the catabolic pathways of sugars in green algae

Abstract

Respiratory metabolism of the cultures of algaeChlorella pyrenoidosa (82) andScenedesmus obliquus (125) was investigated. One part of algae were cultivated on a mineral nutrient solution, another two parts on the solution with glucose and on the solution with glucose and yeast decoction. Individual steps of respiratory metabolism—endogenous as well as in the presence of exogenous sugars—were estimated according to the response to the following inhibitors: monoiodacetate, NaF, NaN3, and 2,4-DNP. In the last two cases, fructose, glucose-6-phosphate and fructose-1,6-diphosphate were applied in parallel for comparison. Na-monoiodacetate was found to inhibit the respiration of both endogenous and exogenous (with glucose) substrates, NaF (concentrations up to 2.5.10−2 m) stimulated the O2 uptake. The effect of sodium azide and 2,4-DNP depended in both strains on previous cultivation. On the basis of the results obtained, the presence of particular respiration pathways in the dissimilation of glucose is discussed. The following catabolic processes are to be considered: a) direct oxidation (with both autotrophically cultivated strains and with theChlorella cultivated on glucosecontaining medium), b) the process similar to glycolysis, which, however, does not necessarily involve the enolase (it is not inhibited by NaF) c) pentosephosphate cycle (Chlorella), and d) glycolysis, in which both algae can operate when sugars previously phosphorylated are applied. Byl sledován respirační metabolismus u kultur řasChlorella pyrenoidosa (82) aScenedesmus obliquus (125), kultivovaných jednak na minerálním živném roztoku, jednak na témže roztoku a glukosou a na roztoku s glukosou a odvarem z kvasnic. Jednotlivé stupně respiračního metabolismu endogenního i v přítomnosti exogenně aplikovaných cukrů byly stanoveny podle reakee na inhibitory: monojodacetát, NaF, Na-azid a 2,4 DNP. Pro srovnání byly paralelně aplikovány při posledních dvou inhibitorech fruktosa a fosforylované cukry glukoso-6-fosfát a fruktoso-1,6-difosfát. Na-monojodacetát inhibuje dýchání jak endogenního, tak exogenního (s glukosou) substrátu. NaF (v konc. až 2,5. 10−2 m) příjem O2 zvyšuje. Vliv azidu a 2,4 DNP je u obou řas určen předběžnou kultivací. Na základê toho je v práci diskutováno o možné účasti jednotlivých respiračních cest v dissimilaci glukosy. V zásadě je možno počítat s těmito cestami katabolismu: a) přímá oxidace (zvláště obě autotrofně kultivované řasy aChlorella kultivovaná na půdě s glukosou), b) cesta, podobná glykolyse, která však nutně nezahrnuke enolázu (neinhibuje NaF), c) pentofosfátovým cyklem (Chlorella) a obě řasy d) glykolyticky jsou schopny katabolovat jen již fosforylovaný cukr. В настоящей работе я хотела установить, какими путями метаболизируется глюкоза, которая является хорошим субстратом для роста и активирует дыхание при добавлении извне. Для определения отдельных звеьев я применила обычные ингибиторы. Натриймонойодацетат ингибирует дыхание как эндогенного так и экзогенного субстрата. Фтористый натрий (в концентрации до 2,5. 10−2 m) повышает потребление O2. Влияние ааида и 2,4 DNP у обеих водорослей зависит от предшествующей культивации. На основании этого в работе обсуждается возможное участие отдельных дыхательных путей в процессе диссимиляции глюкозы. В принципе можно считать осуществимыми следующие пути катаболизма сахаров: a) прямое окисление (особенно у обеих автотрофно культивируемых водорослей и уChlorella культивированной на среде с глюкозой), б) путь подобный гликолизу но не обязательно включающий энолазу (не ингибируется NaF), в) пентозофосфатным циклом (Chlorella) и обе водоросли способны г) гликолитически метаболизировать лишь фосфорилированный сахар.

DOI: 10.1007/BF02920745

7 Figures and Tables

Cite this paper

@article{DvokovHladk2008OnTC, title={On the catabolic pathways of sugars in green algae}, author={Jiřina Dvoř{\'a}kov{\'a}-Hladk{\'a}}, journal={Biologia Plantarum}, year={2008}, volume={10}, pages={58-71} }