IngentaConnect Mechanisms of inorganic carbon acquisition in two Euglena species

Abstract:

The mechanism of inorganic carbon uptake was examined in Euglena gracilis Klebs. and the acidophilic species Euglena mutabilis Schmitz. Both species, whether grown in acidic (pH 3.5) or alkaline (pH 7.5) media lack external carbonic anhydrase. Acid-grown E. gracilis was shown to have no capacity for bicarbonate transport, but transport was induced on transfer to alkaline medium (pH 7.5) in the light over a period of 8 h. In contrast, acid-grown E. mutabilis appears to have no capacity for bicarbonate transport even at neutral pH. The overall internal pH of the cells was determined by equilibration with ¹⁴C-labelled benzoic acid over the pH range 3.5–5.0 and with ¹⁴C-labelled 5,5-dimethyloxazolidine-2,4-dione over the range pH 5.5–7.5. The acidophilic species maintains an internal pH range of 6.6–6.8 in an external pH range of 3.5–5.5, whereas the acid-tolerant species E. gracilis maintains a neutral internal pH in an external pH range of 3.5–7.5. Measurement, by mass spectrometry, of the fluxes of CO₂ and O₂ in photosynthesizing cells at pH 3.5 demonstrated a rapid uptake of CO₂ by both species that was completely blocked by iodoacetamide, an inhibitor of CO₂ fixation. Uptake of CO₂ by E. gracilis, grown at pH 7.5, was not completely inhibited by iodoacetamide and O₂ evolution was sustained when the cells reached the CO₂ compensation concentration, indicating a direct uptake of bicarbonate. These data indicate that the acidophilic species, E. mutabilis, takes up CO₂ by diffusion, whereas the acid-tolerant species, E. gracilis, takes up CO₂ by diffusion at acid pH levels but has some capacity for active bicarbonate uptake when grown at alkaline pH levels.Key words: acidophilic alga, acidotolerant alga, bicarbonate uptake, CO₂ uptake, Euglena gracilis, Euglena mutabilis, internal pH.

Les auteurs ont examiné le mécanisme d'absorption du carbone inorganique, chez l'Euglena gracilis Klebs et l'Euglena mutabilis Schmitz. Qu'elles soient cultivées en milieu acide (pH 3,5) ou en milieu alcalin (pH 7,5), ces deux espèces ne possèdent pas d'anhydrase carbonique externe. On montre que l'E. gracilis cultivé en milieu acide n'a pas la capacité de transporter du bicarbonate, mais ce transport est induit, dans un intervalle de 8 h, lorsqu'on le transfère en milieu alcalin, pH 7,5, à la lumière. Au contraire, l'E. mutabilis cultivé en milieu acide ne semble pas avoir la capacité de transporter du bicarbonate, même à un pH neutre. Les auteurs ont déterminé le pH interne général des cellules, par équilibration avec de l'acide benzoïque marqué au ¹⁴C, sur la gamme de pH allant de 3,5 à 5,0, et avec la 5,5-diméthyloxazolidine-2,4-dione marquée au ¹⁴C, pour les pH allant de 5,5 à 7,5. L'espèce acidophile maintient un pH interne de 6,6 à 6,8, sous des pH allant de 3,5 à 5,5, alors que l'E. gracilis, une espèce tolérant l'acidité, maintient un pH interne neutre en présence de pH externes allant de 3,5 à 7,5. Les auteurs ont mesuré par spectrométrie de masse, les flux du CO₂ et de l'O₂, chez des cellules effectuant la photosynthèse au pH 3,5. On observe alors une absorption rapide du CO₂, chez les deux espèces, laquelle est complètement bloquée par l'iodoacétamide, un inhibiteur de la fixation du CO₂. L'absorption du CO₂ par l'E. gracilis cultivé à pH 7,5, n'est pas complètement inhibée par l'iodoacétamide, et l'évolution du O₂ demeure soutenue, lorsque les cellules atteignent la concentration de compensation en CO₂, ce qui suggère une absorption directe du bicarbonate. Ces données indiquent que l'espèce acidophile, E. mutabilis, absorbe le CO₂ par diffusion, alors que l'espèce acidotolérante, E. gracilis, absorbe le CO₂ par diffusion aux pH acides, mais possède une certaine capacité d'absorption active du bicarbonate, lorsqu'elle est cultivée à des pH alcalins.Mots clés : algue acidophile, algue acidotolérante, absorption du bicarbonate, absorption du CO₂, Euglena gracilis, Euglena mutabilis, pH interne.[Traduit par la Rédaction]