Drożdże należą do niższych grzybów. Struktura komórki drożdży. Reprodukcja drożdży przez pączkowanie

Według klasyfikacji drożdże należą do mikroskopijnych grzybów królestwa Mycota. Są to jednokomórkowe nieruchome mikroorganizmy o niewielkich rozmiarach - 10-15 mikronów. Pomimo zewnętrznego podobieństwa drożdży do dużych gatunków bakterii, są one klasyfikowane jako grzyby ze względu na ultrastrukturę komórkową i metody rozmnażania.

Ryż. 1. Widok drożdży na szalce Petriego.

Często w naturze drożdże znajdują się na podłożach bogatych w węglowodany i cukry. Dlatego znajdują się na powierzchni owoców i liści, jagód i owoców, na sokach z ran, w nektarze kwiatów, w martwej masie roślinnej. Ponadto znajdują się w glebie (na przykład w ściółce), wodzie. Drożdże z rodzaju Candida lub Pichia są często spotykane w środowisku jelitowym ludzi i wielu gatunków zwierząt.

Ryż. 2. Siedlisko dla drożdży.

Skład komórek drożdży

Wszystkie komórki drożdży zawierają około 75% wody, 50-60% jest związane wewnątrzkomórkowo, a pozostałe 10-30% jest uwalniane. Sucha masa komórki, w zależności od wieku i stanu, zawiera średnio:

• azot 45-60%;
• cukier 15-40%;
• tłuszcz 2,5-13%;
• minerały 7-11%.

Ponadto komórki zawierają szereg ważnych składników niezbędnych do ich metabolizmu - enzymy, witaminy. Enzymy z organizmów drożdży są katalizatorami różnego rodzaju procesów fermentacyjnych i oddechowych.

Ryż. 3. Komórki organizmów drożdżowych.

Komórki drożdży mają różne kształty: elipsy, owale, patyczki, kulki. Inny jest również wymiar: często długość wynosi 6-12 mikronów, a szerokość 2-8 mikronów. Zależy to od warunków ich siedliska lub uprawy, składników pokarmowych i czynników środowiskowych. Młode drożdże są najbardziej stabilne w swoich właściwościach, dlatego właśnie na nich przeprowadza się charakterystykę i opis gatunku.

Organizmy drożdżowe mają wszystkie standardowe składniki występujące w komórkach eukariotycznych. Jednak oprócz tego mają unikalne charakterystyczne właściwości grzybów i łączą cechy struktur komórkowych roślin i zwierząt:

• ściany są sztywne, jak u roślin,
• nie ma chloroplastów i jest glikogen, jak u zwierząt.

Ryż. 4. Odmiana gatunków drożdży: 1 - drożdże piekarskie (Saccharomyces cerevisiae); 2 - najpiękniejsza mechnikovia (Metschnikowia pulcherrima); 3 - candida ziemny (Candida humicola); 4 - lepka rhodotorula (Rhodotorula glutinis); 5 - czerwona rhodotorula (R. rubra); 6 - złota rodotorula (R. aurantiaca); 7 - Debaryomyces Cantarelli (Debaryomyces cantarelli); 8 - Laur Cryptococcus (Cryptococcus laurentii); 9 - podłużna nadsonia (Nadsonia elongata); 10 - różowe sporobolomyces (Sporobolomyces roseus); 11 - sporobolomyces holsaticus (S. holsaticus); 12 - rhodosporidium diobovatum (Rhodosporidium diobovatum).

• jądro;
• Aparat Golgiego;
• mitochondria komórkowe;
• aparat rybosomalny;
• wtrącenia tłuszczu, ziarna glikogenu i waluta.

Niektóre gatunki zawierają pigmenty. W młodych drożdżach cytoplazma jest jednorodna. W procesie wzrostu pojawiają się w nich wakuole (zawierające składniki organiczne i mineralne). W procesie wzrostu obserwuje się tworzenie ziarnistości, następuje wzrost wakuoli.

Z reguły muszle składają się z kilku warstw z zawartymi polisacharydami, tłuszczami i składnikami zawierającymi azot. Niektóre gatunki mają błonę śluzową, dlatego często komórki są sklejone i tworzą płatki w płynach.

Ryż. 5. Struktura komórkowa organizmów drożdżowych.

Procesy oddechowe u drożdży

Komórki drożdży potrzebują tlenu do oddychania, ale wiele gatunków (fakultatywnie beztlenowych) może przetrwać tymczasowo i bez niego, a także pozyskują energię z procesów fermentacyjnych (oddychanie beztlenowe), tworząc alkohole. To jedna z ich głównych różnic w stosunku do bakterii:

wśród drożdży nie ma przedstawicieli zdolnych do życia całkowicie bez tlenu.

Procesy oddychania tlenem są bardziej energetycznie korzystne dla drożdży, dlatego gdy się pojawią, komórki kończą fermentację i przechodzą na oddychanie tlenowe, uwalniając jednocześnie dwutlenek węgla, co przyczynia się do szybszego wzrostu komórek. Ten efekt nazywa się Pasteur. Czasami przy wysokiej zawartości glukozy obserwuje się efekt Crabtree, gdy nawet jeśli jest tlen, komórki drożdży go fermentują.

Ryż. 6. Oddychanie organizmów drożdżowych.

Co jedzą drożdże

Wiele drożdży jest chemoorganoheterotroficznych i wykorzystuje organiczne składniki odżywcze w celu uzyskania energii do odżywiania i produkcji energii.

W warunkach beztlenowych drożdże preferują do odżywiania węglowodany, takie jak heksoza i zsyntetyzowane z nich oligosacharydy. Niektóre gatunki mogą również przyswajać inne rodzaje węglowodanów – pentoza, skrobia, inulina. Dzięki dostępowi do tlenu są w stanie konsumować szerszą gamę substancji, w tym tłuszcze, węglowodory, alkohol i inne. Tak złożone rodzaje węglowodanów, jak np. ligniny i celulozy, nie są dla nich dostępne do przyswajania. Źródłem azotu są dla nich z reguły sole amonowe i azotany.

Ryż. 7. Drożdże pod mikroskopem.

Co syntetyzują drożdże?

Najczęściej drożdże wytwarzają różne rodzaje alkoholi podczas metabolizmu - większość z nich to etylowy, propylowy, izoamylowy, butylowy, izobutylowy. Ponadto powstawanie lotnych Kwasy tłuszczowe ujawniono m.in. syntezę kwasów octowego, propionowego, masłowego, izomasłowego, izowalerianowego. Ponadto podczas swojej życiowej aktywności mogą uwalniać do środowiska szereg substancji w niewielkich stężeniach - oleje fuzlowe, acetoiny, diacetyle, aldehydy, siarczek dimetylu i inne. To właśnie z takimi metabolitami często kojarzą się właściwości organoleptyczne produktów otrzymanych dzięki ich zastosowaniu.

Procesy namnażania drożdży

Cechą charakterystyczną komórek drożdży jest ich zdolność do rozmnażania wegetatywnego w porównaniu z innymi grzybami, która występuje zarówno z pączkowania zarodników, jak i np. zygot komórek (takich jak rodzaje Candida czy Pichia). Niektóre drożdże mogą realizować procesy rozmnażania płciowego zawierające stadia grzybni, kiedy obserwuje się tworzenie zygoty i jej dalszą przemianę w „torbę” zarodników. Niektóre drożdże tworzące grzybnię (na przykład rodzaje Endomyces lub Galactomyces) są zdolne do rozpadu na pojedyncze komórki - artrospory.

Ryż. 8. Reprodukcja drożdży.

Od czego zależy wzrost drożdży?

Procesy wzrostu organizmów drożdży zależą od różnych czynników środowiskowych – temperatury, wilgotności, kwasowości, ciśnienia osmotycznego. Większość drożdży preferuje średnią temperaturę i praktycznie nie ma wśród nich gatunków ekstremofili, które preferują zbyt wysoką lub przeciwnie, niską temperaturę. Wiadomo, że istnieją gatunki zdolne do znoszenia niekorzystnych warunków środowiskowych. Antybiotyki można stosować do hamowania wzrostu i rozwoju niektórych organizmów drożdżowych.

Ryż. 9. Produkcja drożdży.

Jakie są zalety drożdży

Często drożdże są używane w gospodarstwie domowym lub przemyśle. Człowiek od dawna zaczął ich używać do życia, na przykład przy przygotowywaniu chleba i napojów. Dziś ich zdolności biologiczne są wykorzystywane w syntezie użytecznych substancji - polisacharydów, enzymów, witamin, kwasów organicznych, karotenoidów.

Ryż. 10. Wino to produkt uzyskany w wyniku działania drożdży.

Zastosowanie drożdży w medycynie

Drożdże wykorzystywane są w procesach biotechnologicznych do produkcji substancji leczniczych – insuliny, interferonu, białek heterologicznych. Lekarze często przepisują drożdże piwne osłabionym osobom z chorobami alergicznymi. Wykorzystywane są również w celach kosmetycznych, aby wzmocnić włosy, paznokcie, poprawić kondycję skóry.

Fakt, że drożdże to grzyby, jest prawdopodobnie znany wielu. A co można powiedzieć o dalszej klasyfikacji tych przedstawicieli królestwa? Wiadomo, że drożdże należą do grzybów z działu Ascomycetes i Basidiomycetes. Co to znaczy? Spróbujmy razem to rozgryźć.

Drożdże - grzyby

Ponadto utraciły grzybnię w wyniku procesów ewolucyjnych, jak sądzą, w związku z przejściem do życia w podłożach płynnych, bogatych w materię organiczną i bardzo sprzyjających życiu tych organizmów. W sumie istnieje do półtora tysiąca rodzajów drożdży. Wszystkie drożdże są grzybami jednokomórkowymi.

Wymiary

Pojedyncze izolowane komórki tych grzybów osiągają średnicę do 7 mikronów, ale niektóre dorastają do 40 mikronów. Jednak niektóre drożdżopodobne wciąż tworzą grzybnię na etapach swojego cyklu życiowego, aw niektórych przypadkach owocnik. Obecnie na przykład drożdże piekarskie są pierwszym eukariontem, którego genom został zidentyfikowany i odszyfrowany.

Trochę historii

Drożdże - grzyby, "udomowione" przez człowieka i od dawna. Od tysięcy lat służą do celów kulinarnych: do pieczenia, tworzenia warunków fermentacji. Już w starożytnym Egipcie istniały piekarnie i oczywiście używano drożdży. A w niektórych krajach w starożytności obok wypieku przaśnego chleba (np. macy czy lawaszu) popularność zyskiwała także produkcja pieczywa drożdżowego. były znane Egipcjanom ponad sześć tysięcy lat temu, a przy pomocy tych organizmów ludzie warzyli ten pienisty napój.

Interesujące jest to, że na nowy zakwas w wielu gospodarstwach pozostałości starego były używane od czasów starożytnych. Tak więc, według naukowców, miała miejsce selekcja drożdży, pojawiły się gatunki, których nie znaleziono na wolności. A wielu uważa, że ​​niektóre rodzaje drożdży są wyłącznie produktem (na przykład odmiany zbóż uprawnych: pszenica, żyto i inne).

Zymologia

Tak nazywa się nauka opisująca i badająca życie i aktywność tych organizmów. Drożdże są grzybem i zostały po raz pierwszy wyizolowane w 1881 roku w Danii, a w 1883 roku były już używane do produkcji piwa. Pod koniec XIX wieku powstała klasyfikacja drożdży, aw XX wieku pojawiły się kolekcje i wyznaczniki znanych kultur. Drożdże należały do ​​grzybów z działu Ascomycetes do połowy ubiegłego wieku. Naukowcy zaobserwowali ich cykl płciowy, uogólniając jako grupę taksonomiczną Ho w Japonii, jeden z naukowców wywołał rozmnażanie drożdżaków podstawczaków. W ten sposób eksperci doszli do wniosku, że grzyby drożdżowe (zdjęcie poniżej) powstały podczas ewolucji niezależnie między tymi dwoma podziałami królestwa (ascomycetes i basidiomycetes). Dane zostały również potwierdzone przez badanie biologii molekularnej organizmów. Nie są taksonem, ale najprawdopodobniej specjalną formą życia.

Workowce i podstawczaki

Tak więc drożdże należą do grzybów działu Ascomycetes i Basidiomycetes (a dokładniej do dwóch różnych działów). Wszystkie z nich są podkrólestwem wyższych grzybów. Można je odróżnić na podstawie cech cykli życiowych i niektórych innych znaków: par w DNA, obecności ureazy. Workowce, czyli torbacze, to dość rozległy dział, obejmujący do trzydziestu tysięcy gatunków (swoją drogą, do tego działu należą znane trufle, a także smardze i linie). Wśród wszystkich - i drożdże, które są uważane przez naukowców wtórnie za organizmy jednokomórkowe.

siedliska

Zazwyczaj organizmy te żyją w miejscach bogatych w cukry - podłoża na powierzchni owoców i jagód, liści. Mogą żywić się roślinnymi produktami odpadowymi: nektarem, wydzielinami, sokami z ran. Nie lekceważ i martwej fitomasy. Mogą również żyć w ściółce organicznej oraz w naturalnych masach wodnych. Niektóre drożdże są również obecne w jelitach owadów żywiących się drewnem. Dużo drożdży i liści zarażonych mszycami.

Aplikacja

Niektóre rodzaje kultur drożdży są od dawna poszukiwane w gotowaniu, pieczeniu i destylacji. Kwas, chleb, piwo, wino nie mogą obejść się bez tych najmniejszych pomocników. Wszystkie te drożdże, znane ludzkości od dawna, należą do grzybów działu workowców. Do produkcji mocnego alkoholu biorą udział w destylacji na etapie fermentacji. Obecnie niektóre kultury drożdży są wykorzystywane w szerokim zakresie biotechnologii: produkcji paliw oraz dodatków do żywności i enzymów. A w nauce są wykorzystywane jako rośliny doświadczalne do badań genetycznych.

Saccharomyces cerevisiae

Życie człowieka nie jest możliwe bez mikroorganizmów, które są bardzo korzystne. Mieszkają w pobliżu, choć nie są widoczne gołym okiem. W tym artykule przyjrzymy się, jak rozmnażają się drożdże i inne mikroorganizmy.

Drożdże: definicja

Drożdże to mikroorganizmy należące do rodziny grzybów. Ich rozmieszczenie obserwuje się wszędzie, są obecne nawet w powietrzu. Drożdże są w stanie żywić się. Mogą wytwarzać produkty uboczne, rozmnażać się, a także generować energię. Odżywianie to cukier, jeśli ich nie ma, drożdże zaczynają rozkładać skrobie. W procesie życiowej aktywności organizmów powstaje produkt uboczny - dwutlenek węgla, który jest uwalniany w postaci maleńkich pęcherzyków. Te z kolei są łapane przez sieć glutenową, która jest substancją białkową, w którą bogata jest mąka.

Kształt komórek drożdży jest owalny, jajowaty, eliptyczny, rzadziej cylindryczny lub pałeczkowaty, cytrynowy i gruszkowaty. Masa, wielkość, kształt komórek są różne. Na ich parametry wpływa siedlisko i wiek komórek.

Każdy mikroorganizm ma swój własny sposób rozmnażania. Drożdże mają kilka. Jak rozmnażają się drożdże? Ten typ organizmów jednokomórkowych charakteryzuje się takimi metodami jak pączkowanie i zarodnikowanie. Ale czasami reprodukcja następuje w wyniku podziału komórki na dwie części, czyli na połowę. Na pytanie, która metoda rozmnażania jest charakterystyczna dla drożdży, odpowiedź jest prosta - pączkowanie. Ogólnie rzecz biorąc, na tryb rozmnażania mają wpływ warunki życia i typy organizmu jednokomórkowego.

Reprodukcja drożdży przez pączkowanie

Jak rozmnażają się drożdże? W skrócie - trzy, ale główny pączkuje. Ta metoda rozmnażania nazywana jest wegetatywną i polega na oddzieleniu komórki potomnej od komórki macierzystej. W tym przypadku mówi się, że drożdże rozmnażają się przez pączkowanie. Jak to się stało? Komórka macierzysta tworzy na swojej powierzchni guzek zwany nerką. Jej rozmiar rośnie, aż w końcu rośnie. Przewężenie (kanał) oddziela nerkę od komórki, która ją produkuje. Stopniowo zaczyna się zwężać, w wyniku czego oddziela się komórka potomna, do której przechodzą elementy komórkowe z komórki macierzystej, ale nie całkowicie, ale ich część.

Ta metoda rozmnażania jest typowa dla drożdży cytrynowych. Do jego realizacji potrzebne są sprzyjające warunki, w których będzie wystarczająca ilość pożywienia dla komórek, zapewniony jest dobry dostęp powietrza. Dla procesu namnażania drożdży za optymalną uważa się temperaturę 25 ° C. W jakim tempie drożdże się rozmnażają? W sprzyjających warunkach proces może zająć około dwóch godzin.

Często zdarza się, że oderwanie młodych komórek nie nastąpiło, pozostały one razem z matką. W takim przypadku następuje na nich proces pączkowania. W wyniku tego podziału powstaje całe skupisko połączonych ze sobą komórek.

Rozmnażanie drożdży przez zarodnikowanie

Innym sposobem rozmnażania się drożdży jest zarodnikowanie. Wewnątrz komórki dochodzi do tworzenia zarodników. Ich liczba może być różna: od 2 do 12 sztuk. Jak rozmnażają się drożdże Proces ten może przebiegać na dwa sposoby:

• Seksualne - zarodnikowanie jest wynikiem fuzji 2 komórek.
• Bezpłciowe - zarodniki powstają w wyniku rozdrobnienia jądra komórkowego na małe cząstki, z których każda jest otoczona substancją protoplazmy i pokryta powłoką.

zarodniki drożdży

W większości przypadków zarodniki mają kształt okrągły lub owalny. Są bardziej odporne na czynniki zewnętrzne niż komórki wegetatywne. Powstawaniu zarodników sprzyjają niesprzyjające warunki, w jakich żyje komórka. Na przykład nastąpiło gwałtowne przejście w żywieniu: od dobrego do złego. Ponieważ tworzenie zarodników odbywa się bezpłciowo, mają one również jeden zestaw chromosomów. Ale są drożdże (asporogenne), które w ogóle nie tworzą zarodników.

Jak rozmnażają się drożdże? Proces ten może zachodzić zarówno przez pączkowanie, jak i zarodnikowanie. Takie drożdże nazywane są „prawdziwymi”. Niektóre rodzaje drożdży nie mają zdolności do tworzenia zarodników. Proces ich reprodukcji odbywa się tylko w jeden sposób - przez pączkowanie. Takim drożdżom nadano inną nazwę - „fałszywe”.

Jak klasyfikowane są drożdże?

Drożdże należą do klasy workowców według klasyfikacji Kudryavtseva. Składa się z trzech rodzin. Komórki drożdży rodzin różnią się kształtem, ich rozmnażanie odbywa się na różne sposoby.

• Rodzina Saccharomyces. W takich drożdżach kształt komórek może być owalny lub jajowaty. Rozmnażają się wegetatywnie przez pączkowanie. Rozwijając się w niekorzystnym środowisku, drożdże rozmnażają się płciowo za pomocą askospor. Biochemicznym znakiem takich drożdży jest fermentacja cukru. W przemyśle stosuje się drożdże, które nazywa się „kulturowymi”. Do swojego rozwoju potrzebują kwaśnego środowiska. Ich wzrost i reprodukcja będą aktywne w warunkach zwanych aerobami. Drożdże są bardzo wrażliwe na substancje rozpuszczone w ich środowisku, które mają wysokie stężenie. Pod tym względem fermentację wyróżnia się górną i dolną. Na przykład wysokie stężenie cukru powoduje ustanie żywotnej aktywności drożdży.
• Schizosaccharomycetes to rodzina drożdży, których komórki mają kształt pałeczki. Rozmnażanie następuje przez podział, aw warunkach niesprzyjających rozwojowi komórek dochodzi do tworzenia zarodników. Takie drożdże powodują fermentację, która nazywa się alkoholem. Wykorzystywane są w przemyśle regionów o ciepłym klimacie, służą do produkcji piwa i rumu Kuban.
• Rodzina cukru. W takich drożdżach kształt komórek ma kształt cytryny, rozmnażanie odbywa się przez pączkowanie. Drożdże te, podobnie jak przedstawiciele poprzedniej rodziny, powodują fermentację - alkohol. W przemyśle winiarskim uważane są za szkodniki ze względu na powstawanie produktów, dzięki którym wino nabiera nieprzyjemnego zapachu.

Jakie znaczenie mają drożdże?

Praktyczne zastosowanie drożdży jest integralną częścią produkcji wyrobów piekarniczych, alkoholi. Są używane w browarnictwie, a także do wyrobu kwasu chlebowego. Silny wpływ na nie mają warunki życia drożdży, w wyniku czego niektóre z ich odmian nabyły cechy zwane izolowanymi. Takie drożdże nazywane są „rasami”.

Do wytwarzania produktów każda branża wykorzystuje własną rasę. Na przykład do produkcji napojów alkoholowych potrzebne są drożdże o wysokiej zdolności do aktywnego fermentowania cukru w ​​wysokich temperaturach (do 30 ° C). Piwo jest przygotowywane przy użyciu rasy wolno fermentującej. Pieczenie chleba i bułek odbywa się przy użyciu rasy, która szybko się rozmnaża, akumuluje energię i podnosi. Dlatego produkty mączne wyglądają puszysto.

Istnieją jednak drożdże, które są szkodliwe dla produkcji piwa. Rozwijając się w produkcie przyczyniają się do nieprzyjemnego smaku i zapachu. Takie drożdże i organizmy drożdżopodobne nie są w stanie tworzyć zarodników. Ponadto ich obecność psuje surowce i gotowy produkt.

grzyby pleśniowe

Ich pojawienie się na planecie Ziemia należy do odległej przeszłości: 200 milionów lat temu. Pleśń ma nieograniczone możliwości. Może odebrać komuś życie lub uratować go w trudnych czasach. Forma wygląda bardzo pięknie, ale mimo to jest obrzydliwa. Ten typ organizmu ma tendencję do tworzenia rozgałęzionej grzybni, której rozmiar jest mikroskopijny. Grzyby, a także podobne organizmy, są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie.

Rozwijają się w każdym środowisku, tworząc duże kolonie i osiedlają się w środowisku żerowania. Szczególnie sprzyjająca rozwojowi grzybów jest wysoka temperatura, a także wysoka wilgotność. Warto zauważyć, że wzrost pleśni jest prawie niemożliwy do zatrzymania, jeśli obecne jest jedzenie. Grzyby są bezpretensjonalne dla siedliska i żywności.

Grzyby pleśniowe: struktura

Ten typ mikroorganizmów ma wiele odmian, ale wszystkie charakteryzują się typowymi cechami. Podstawą ciała wegetatywnego jest grzybnia lub grzybnia - cienkie nitki (strzępki), które mogą silnie rozgałęziać się. Lokalizacja strzępek to powierzchnia lub wewnętrzna część podłoża w obszarze osadnictwa grzybów. Pleśnie tworzące grzybnię zajmują duże powierzchnie. Grzybnia grzybów dolnych ma budowę bezkomórkową, natomiast w pleśni podzielona jest na komórki.

Jak rozmnażają się grzyby?

Grzyby i drożdże rozmnażają się na różne sposoby. W przypadku drożdży pączkowanie i zarodnikowanie są głównymi, a w przypadku grzybów najłatwiej jest za pomocą części grzybni. Grzybnia raz na nowym obszarze zaczyna rozwijać się samodzielnie, tworząc jeden organizm, a grzybnia zanurzona w podłożu dostarcza pleśni wilgoci, składników odżywczych i substancji pochodzenia mineralnego. Na powietrznej części grzybni, znajdującej się nad powierzchnią podłoża, dochodzi do tworzenia ciał, dzięki którym rozmnaża się grzyb pleśniowy.

W niesprzyjających warunkach grzyb może tworzyć stan uśpienia zwany sclerotium. Są to silne guzki, których powierzchnia jest twarda. Tworzą je splecione strzępki. W sprzyjających warunkach sklerotium kiełkuje, tworząc oddzielne narządy przeznaczone do reprodukcji.

Jest kolejny etap spoczynku - chlamydospory. Ich tworzenie pociąga za sobą zbieranie cytoplazmy w grudki. W ten sposób powstaje nowa skorupa. Jest gęsty i kolorowy. Takie strzępki są jak łańcuch. Grzyby pleśniowe, posiadające wielokomórkową strukturę, są wysoce zorganizowanymi, złożonymi organizmami.

bakteria

Są to mikroorganizmy składające się z jednej komórki. Ich rozmiar sięga 10 mikronów. W kształcie są podzielone na prętowe, kuliste, zawiłe. Parametry bakterii zmieniają się wraz ze zmianą czynników zewnętrznych ich siedliska.

Jak rozmnażają się bakterie, pleśnie, drożdże? Grzyby rozmnażają się przez grzybnię, drożdże przez pąki i zarodniki, a bakterie przez proste rozszczepienie poprzeczne bezpłciowo, chociaż mogą rozmnażać się na inne sposoby. Bakterie rzadko rozmnażają się przez pączkowanie, ale płciowo występuje na prymitywnym poziomie.

Komórki bakteryjne składają się z kapsułek, błon cytoplazmatycznych, ścian komórkowych, cytoplazmy, w której znajdują się rybosomy, mezosomy, inkluzje i nukleoid. Niektóre komórki bakteryjne charakteryzują się obecnością wici i tworzeniem zarodników. Komórki różnią się sposobem odżywiania. Zgodnie z tą cechą bakterie są autotrofami, heterotrofami. Ich wzorce oddychania również się różnią. Pod tym względem bakterie rozróżnia się jako tlenowce i beztlenowce.

Jak rozmnażają się drożdże? Organizmy jednokomórkowe - drożdże - rozmnażają się na wiele sposobów, łącznie z podziałem komórkowym. Ciekawostka: podział jednej komórki może nastąpić 20-25 razy. Oznacza to, że pojedyncza komórka jest w stanie tworzyć nowe w ilości równej liczbie jej podziałów. Jedno pokolenie komórek nie żyje długo, około jednej do siedmiu godzin. Na czas jej istnienia wpływa środowisko, a także wiek komórki macierzystej.

Drożdże to grzyby, które utraciły zdolność tworzenia grzybni. Drożdże nie stanowią odrębnej klasy grzybów, nie stanowią odrębnej klasy, ale należą do III klasy grzybów wyższych. 50% wyższych grzybów to workowce. Drożdże to jednokomórkowe grzyby. Wymiary - 1-10 mikronów, średnia - 5-7 mikronów. Zgodnie z ich morfologią są zróżnicowane: mogą przybierać różne kształty (owalny, cylindryczny, sierpowaty). Może tworzyć fałszywą grzybnię.
1. Morfologia zależy od rodzaju rozmnażania wegetatywnego:
1.1 Pączkowanie. Pojawiają się okrągłe, jajowate lub owalne komórki. Przy wielokrotnym pączkowaniu, gdy komórka jest położona w kilku częściach komórki, może powstać gwiaździsty kształt. W wyniku pączkowania bez oddzielenia nerki od ciała matki i dalszego pączkowania pojawia się grzybnia fałszywa (rodzaj Candida).
1.2 Podział początkujący. Nerka leży u podstawy komórki, w wyniku czego może powstać gruszkowata (nerka po jednej stronie) lub wrzecionowata (nerka po obu stronach).
1.3 Podział. Normalny podział jest rzadki, w tym procesie 1 komórka macierzysta daje 2.
2. Rozmnażanie bezpłciowe. Odbywa się to za pomocą specjalnych komórek i zarodników - balistospor, endospor. Ballistospor tworzy się na specjalnym wyrostku - sterigma, po czym jest wyrzucany na odległość. Endospory są układane wewnątrz komórki macierzystej (2-10 w 1 komórce).
3. Rozmnażanie płciowe. Mogą być przeprowadzane w fazie haploidalnej i diploidalnej. Większość drożdży jest diploidalna. Dla każdego istnieje rodzaj rozwoju.

Cykl rozwojowy drożdży haploidalnych
Dwie komórki haploidalne łączą się ze sobą, przechodzą przez etap plazmogamii i karyogamii, w wyniku czego powstaje cykloidalna zygota. Dzieli się mitotycznie, na czczo - za pomocą podziału redukcyjnego. W rezultacie wewnątrz komórki macierzystej powstaje liczba n askospor zawierających haploidalny zestaw chromosomów. Kiełkują i dają początek haploidalnej komórce wegetatywnej.

Cykl rozwojowy drożdży diploidalnych
Wegetatywna komórka diploidalna ulega redukcji (mejoza). W rezultacie pod błoną matczyną powstają askospory zawierające haploidalny zestaw chromosomów. Ascus pęka, haploidalne askospory wychodzą i łączą się ze sobą. Przechodzą przez etap plazmogamii i karyogamii, w wyniku czego powstaje diploidalna zygota. Rozmnaża się przez pączkowanie iw ten sposób odbudowuje populację drożdży diploidalnych.

Klasyfikacja drożdży według Kudryavtseva (1952)

1. Klasa Ascomycetes (Ascomycetes).
1 rodzina - Saccharomyceteceae (17 rodzajów), rodzaj Saccharomyces:
- S.cerevisiae (produkcja alkoholu, przetwórstwo skrobi, produkcja pieczywa);
- S. Carlsbergensis (w browarach);
- S.vini (w winiarstwie);
- S.minor (dla ciemnych rodzajów chleba);
2 rodziny Shizoaccharomyceteceae (2 rodzaje), rodzaj Shizoaccharomyces:
- Schizoes pombe (w produkcji piwa);
- Sch. Mosquensis (w winiarstwie);
3 rodziny Saccharomycodaceae (4 rodzaje).
2. Klasa grzybów niedoskonałych.
1 rodzina Cryptokoccaceae:
- 1 podrodzina Cryptococcaideae;
*1 rodzaj Cryptococcus;
* 2 rodzaje Torulopsis (kefir, produkcja wina);
* 3 rodzaj Candida (BVK, czynnik wywołujący grzybice);
* 4 rodzaj Pitorosporum (na ludzkiej skórze);
* 5 rodzajów Brettonomyces (szkodnik winiarski);
- 2 podrodziny Trichospoiceae (10 rodzajów):
* 1 rodzaj Trichosporon;
- 3. podrodzina Rhodotoruloide:
* 1 rodzaj Rhodotorula.

grzyby pleśniowe

(mikromycety)
Są to nitkowate mikroskopijne grzyby. Tworzą puszystą powłokę na powierzchni z ich grzybni. Potrzebują określonej wilgotności, temperatury i obecności określonego podłoża. Grzybnia głęboko wnika w podłoże.
W sensie systematycznym grzyby pleśniowe są niejednorodne i należą zarówno do grzybów wyższych, jak i niższych (ascomycetes, fungi imperfecti, lower - zygomycetes). Zygomycetes - r. Mucor, r. Rhizopus.
Charakterystyka. Mucor - na gęstym PS tworzy filcową powłokę. Ciało jest reprezentowane przez grzybnię celocytów. Z grzybni powstają strzępki - sporangiofory z zarodniami, na których tworzą się zarodniki. Rhizopus - różnią się od Mucor tym, że na grzybni tworzą się sporangiofory w pęczkach.


Ludowe znaczenie grzybów i drożdży
Szeroko stosowany w biotechnologii (b/t) przy produkcji alkoholu, piwa, wina itp. W przemyśle piekarniczym drożdże r. Saccharomyces - stosowane w postaci suchych, żywych drożdży, które są bogate w witaminy z grupy B oraz immunomodulatory. R. Candida - koncentraty białkowo-witaminowe w hodowli zwierząt. Dodatkowo otrzymują cenne leki – witaminę D2, lipidy, kwasy nukleinowe. Enzymy i koenzymy oraz kwasy organiczne. Grzyby pleśniowe są producentami kwasów organicznych (kwasu cytrynowego), antybiotyków itp. Wśród grzybów znajdują się szkodniki chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt.

Wykład, streszczenie. Drożdże jako rodzaj grzyba – pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja, istota i cechy.

Granice grupy nie są wyraźnie zarysowane: wiele grzybów, które mogą rozmnażać się wegetatywnie w formie jednokomórkowej i dlatego są identyfikowane jako drożdże, na innych etapach cyklu życiowego tworzą rozwiniętą grzybnię, aw niektórych przypadkach makroskopowe owocniki. Wcześniej takie grzyby były klasyfikowane jako odrębna grupa grzybów drożdżopodobnych, ale obecnie są zwykle traktowane razem z drożdżami. Badania 18S rRNA wykazały ścisły związek z typowymi gatunkami drożdży zdolnych do wzrostu jedynie w formie grzybni.

Komórki drożdży mają zazwyczaj średnicę 3-7 µm. Istnieją dowody na to, że niektóre gatunki są w stanie dorosnąć do 40 mikronów.

Drożdże mają duże znaczenie praktyczne, zwłaszcza drożdże piekarskie lub piwowarskie ( Saccharomyces cerevisiae). Niektóre gatunki są patogenami fakultatywnymi i oportunistycznymi. Do tej pory genom drożdży został całkowicie rozszyfrowany. Saccharomyces cerevisiae(stały się pierwszymi eukariontami, których genom został całkowicie zsekwencjonowany) i Schizosaccharomyces pombe.

Fabuła

Rosyjskie słowo „drożdże” ma wspólny rdzeń ze słowami „drżeć”, „drżeć”, którymi określano pienienie się cieczy, często towarzyszące fermentacji przeprowadzanej przez drożdże. Angielskie słowo " drożdże„(drożdże) pochodzi ze staroangielskiego” sens», « gyst”, co oznacza „pienić się, gotować, wydzielać gaz”.

Drożdże to prawdopodobnie jeden z najstarszych „organizmów domowych”. Od tysięcy lat ludzie używają ich do fermentacji i pieczenia. Wśród ruin starożytnych egipskich miast archeolodzy znaleźli kamienie młyńskie i piekarnie, a także wizerunki piekarzy i piwowarów. Przyjmuje się, że Egipcjanie zaczęli warzyć piwo w 6000 p.n.e. e., a do 1200 pne. mi. opanował technologię wypieku chleba drożdżowego wraz z pieczeniem przaśnego chleba. Aby rozpocząć fermentację nowego substratu, ludzie wykorzystywali resztki starego. W rezultacie selekcja drożdży odbywała się przez wieki na różnych farmach i powstały nowe rasy fizjologiczne, których nie znaleziono w naturze, z których wiele nawet początkowo opisywano jako odrębne gatunki. Są to te same produkty działalności człowieka, co odmiany roślin uprawnych.

Louis Pasteur - naukowiec, który ustalił rolę drożdży w fermentacji alkoholowej

• Saccharomycotina
• Taphrinomycotina
  • Schizosaccharomycetes

• Urediniomycetes
  • Sporidiales

Cechy metabolizmu

Drożdże są chemoorganoheterotrofami i wykorzystują związki organiczne zarówno jako źródło energii, jak i węgla. Do oddychania potrzebują tlenu, jednak w przypadku jego braku wiele gatunków jest w stanie pozyskiwać energię poprzez fermentację z uwolnieniem alkoholi (fakultatywnie beztlenowce). W przeciwieństwie do bakterii, nie ma bezwzględnych beztlenowców wśród drożdży, które giną w obecności tlenu w środowisku. Gdy powietrze przechodzi przez fermentujący substrat, drożdże przestają fermentować i zaczynają oddychać (ponieważ proces ten jest bardziej wydajny), zużywając tlen i uwalniając dwutlenek węgla. Przyspiesza wzrost komórek drożdży ( Efekt Pasteura). Jednak nawet przy dostępie tlenu, w przypadku wysokiej zawartości glukozy w pożywce, drożdże zaczynają ją fermentować ( Efekt Crabtree).

Drożdże są dość wymagające pod względem warunków żywieniowych. W warunkach beztlenowych drożdże mogą wykorzystywać jako źródło energii wyłącznie węglowodany, głównie heksozy i zbudowane z nich oligosacharydy. Niektóre gatunki ( Zapalenie trzustki Pichii, Pachysolen tannophilus) również metabolizują pentozy, takie jak ksyloza. Schwanniomyces occidentalis oraz Saccharomycopsis fibuliger zdolny do fermentacji skrobi, Kluyveromyces fragilis- inulina. W warunkach tlenowych gama substratów strawnych jest szersza: oprócz węglowodanów występują też tłuszcze, węglowodory, związki aromatyczne i jednowęglowe, alkohole, kwasy organiczne. O wiele więcej gatunków jest w stanie stosować pentozy w warunkach tlenowych. Jednak związki złożone (lignina, celuloza) nie są dostępne dla drożdży.

Sole amonowe mogą być źródłem azotu dla wszystkich drożdży, około połowa gatunków ma reduktazę azotanową i może przyswajać azotany. Ścieżki wychwytu mocznika są różne w drożdżach z worków workowych i podstawczaków. Workowce najpierw go karboksylują, potem hydrolizują, podstawczaki - natychmiast hydrolizują ureazą.

Dla praktycznego zastosowania ważne są produkty wtórnego metabolizmu drożdży, uwalniane w niewielkich ilościach do środowiska: oleje fuzlowe, acetoina (acetylometylokarbinol), diacetyl, aldehyd masłowy, alkohol izoamylowy, siarczek dimetylu itp. Właściwości organoleptyczne produkty otrzymane za pomocą drożdży zależą od nich.

Rozpościerający się

Siedliska drożdży kojarzone są głównie z podłożami bogatymi w cukier: powierzchnią owoców i liści, gdzie żywią się przyżyciowymi wydzielinami roślin, nektarem kwiatowym, sokami z ran roślin, martwą fitomą itp., jednak są one również powszechne w glebie (zwłaszcza w ściółce i horyzontach organicznych) oraz w wodach naturalnych. Drożdże (ur. Kandyda, Pichia, Ambrosiozyma) są stale obecne w jelitach i pasażach ksylofagów (owadów żywiących się drewnem), na liściach zaatakowanych przez mszyce rozwijają się bogate zbiorowiska drożdży. Przedstawiciele rodzaju Lypomyces są typowymi mieszkańcami gleby.

Koło życia

Charakterystyczną cechą drożdży jest zdolność do reprodukcji wegetatywnej w stanie jednokomórkowym. W porównaniu z cyklami życiowymi grzybów wygląda to jak pączkowanie zarodników lub zygoty. Wiele drożdży jest również zdolnych do cyklu życia płciowego (jego rodzaj zależy od powinowactwa), który może obejmować stadia grzybni.

W niektórych grzybach drożdżopodobnych, które tworzą grzybnię, może rozpadać się na komórki (artrospory). To jest poród Endomyce, Galaktomyce, Arxula, Trichosporon. W dwóch ostatnich artrospory zaczynają pączkować po uformowaniu. Trichosporon tworzy również wegetatywne endospory wewnątrz komórek grzybni.

Cykle drożdży Ascomycete

Cykl życiowy drożdży haplo-diploidalnych workowców.

Najbardziej charakterystycznym typem rozmnażania wegetatywnego dla jednokomórkowych drożdżaków ascomycete jest jedynie pączkowanie Schizosaccharomyces pombe nie rozmnażaj się przez pączkowanie, ale przez rozszczepienie binarne. Miejsce pączkowania jest ważną cechą diagnostyczną: pączkowanie biegunowe, ze względu na powstawanie pączkujących blizn, prowadzi do powstania igiełkowej (w kształcie cytryny, Saccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia) i w kształcie gruszki ( Schizoblastosporion) komórki; wielostronny nie modyfikuje kształtu komórki ( Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces, Kandyda). Przy porodzie Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, Fellomyces pączkowanie występuje na długich wyrostkach (sterigmaty).

Pączkowanie w drożdżach ascomycete jest holoblastyczne: ściana komórkowa komórki macierzystej mięknie, wygina się na zewnątrz i tworzy ścianę komórkową komórki potomnej.

Powszechne, szczególnie w rodzaju drożdży ascomycete Kandyda oraz Pichia komórki po pączkowaniu nie rozchodzą się i tworzą pseudogrzybnię, która różni się od prawdziwej wyraźnie widocznymi zwężeniami w miejscu przegrody i krótszymi w porównaniu z poprzednimi komórkami końcowymi.

Drożdże mogą zmienić swój typ kojarzenia poprzez rekombinację DNA. Ta zmiana w komórkach występuje z częstotliwością około 10-6 na komórkę. Oprócz locus mat, komórka ma również kopię genów mata oraz mata: odpowiednio HMR (ukryty MAT po prawej) i HML (ukryty MAT po lewej). Ale te loci są w stanie milczenia. Komórka zastępuje miejsce pracy mata o kopię. W tym przypadku kopia jest tworzona z tego locus, które jest w przeciwnym stanie allelicznym. Za ten proces odpowiada gen. ALE. Ten gen jest aktywny tylko w stanie haploidalnym. Koduje endonukleazy, które przecinają DNA w locus maty. Egzonukleazy następnie usuwają region maty, a kopia HMR lub HML jest zastępowana w jego miejsce.

Aplikacja

Niektóre rodzaje drożdży są od dawna wykorzystywane przez ludzi do przygotowywania chleba, piwa, wina, kwasu chlebowego itp. W połączeniu z destylacją procesy fermentacji leżą u podstaw produkcji mocnych napojów alkoholowych. Korzystne właściwości fizjologiczne drożdży pozwalają na ich wykorzystanie w biotechnologii. Obecnie wykorzystywane są do produkcji ksylitolu, enzymów, dodatków do żywności oraz do oczyszczania zanieczyszczeń olejowych.

Drożdże są również szeroko stosowane w nauce jako organizmy modelowe do badań genetycznych i biologii molekularnej. Drożdże piekarnicze były pierwszymi organizmami eukariotycznymi, które miały w pełni zsekwencjonowane genomowe DNA. Ważnym obszarem badań jest badanie prionów w drożdżach.

Tradycyjne procesy

piekarnia

główny artykuł: piekarnia

Drożdże granulowane suche aktywne - produkt handlowy dla piekarni

Przygotowanie pieczonego chleba drożdżowego to jedna z najstarszych technologii. Ten proces wykorzystuje głównie Saccharomyces cerevisiae. Przeprowadzają fermentację alkoholową z wytworzeniem wielu metabolitów wtórnych, które decydują o walorach smakowych i aromatycznych pieczywa. Alkohol odparowuje podczas pieczenia. Dodatkowo w cieście tworzą się bąbelki dwutlenku węgla, które powodują jego „rośnięcie”, a po upieczeniu nadają chlebowi gąbczastą konsystencję i miękkość. Podobny efekt wywołuje dodanie do ciasta sody i kwasu (najczęściej kwasu cytrynowego), ale w tym przypadku nie tworzą się związki smakowe.

Mąka jest zwykle uboga w cukry fermentujące, więc do ciasta dodaje się jajka lub cukier. Aby uzyskać więcej związków smakowych, ciasto jest przekłuwane lub ugniatane w celu uwolnienia dwutlenku węgla, a następnie pozostawiane do ponownego „wyrośnięcia”. Istnieje jednak ryzyko, że drożdże nie mają wystarczającej ilości fermentującego substratu.

Produkcja wina

Winogrona z warstwą drożdży.

Drożdże są naturalnie obecne na powierzchni owoców winogron, często są widoczne jako lekki nalot na jagodach, powstały głównie Hanseniaspora uvarum. Chociaż „dzikie” epifityczne drożdże mogą dawać nieprzewidywalne wyniki fermentacji, zwykle nie konkurują z fermentorami mieszkającymi w beczkach z winem.

Zebrane winogrona są rozdrabniane na sok (moszcz, moszcz winogronowy) z 10-25% cukrem. Aby uzyskać białe wina, oddziela się od niego mieszankę nasion i skórki (miazgi), która pozostaje w moszczu do win czerwonych. Cukry są następnie przekształcane w etanol przez fermentację. Metabolity wtórne drożdży, a także związki otrzymywane z nich podczas dojrzewania wina, decydują o jego aromacie i smaku. Aby uzyskać kilka win (na przykład szampan), już sfermentowane wino jest fermentowane po raz drugi.

Zaprzestanie fermentacji wiąże się albo z wyczerpaniem się zapasów cukru (wino wytrawne), albo z osiągnięciem progu toksyczności etanolu dla drożdży. Drożdże sherry, w przeciwieństwie do zwykłych drożdży (które giną, gdy stężenie alkoholu w roztworze osiągnie 12%), są bardziej stabilne. Początkowo drożdże sherry znane były tylko na południu Hiszpanii (w Andaluzji), gdzie dzięki swoim właściwościom uzyskano mocne wino - sherry (do 24% z długim starzeniem). Z biegiem czasu drożdże sherry znaleziono również w Armenii, Gruzji, na Krymie itp. Drożdże sherry są również wykorzystywane do produkcji niektórych mocnych piw.

Piwowarstwo i kwas chlebowy

słód jęczmienny

W piwowarstwie jako surowiec wykorzystuje się zboże (najczęściej jęczmień), zawierające dużo skrobi, ale mało cukru fermentującego przez drożdże. Dlatego skrobia jest hydrolizowana przed fermentacją. W tym celu stosuje się amylazy, które powstają podczas kiełkowania przez samo ziarno. Kiełkujący jęczmień nazywa się słodem. Słód jest mielony, mieszany z wodą i gotowany w celu uzyskania moszczu, który następnie jest fermentowany przez drożdże. Wyróżnia się drożdże piwowarskie dolnej i górnej fermentacji (klasyfikacja ta została wprowadzona przez Duńczyka Christiana Hansena).

Drożdże górnej fermentacji (np. Saccharomyces cerevisiae) tworzą „czapkę” na powierzchni moszczu, preferują temperaturę 14-25°C (dlatego górna fermentacja nazywana jest również ciepłą) i tolerują wyższe stężenia alkoholu. Drożdże dolnej (zimnej) fermentacji ( Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis) mają optymalny rozwój w temperaturze 6-10°C i osadzają się na dnie fermentora.

Zastosowanie drożdży w nowoczesnej biotechnologii

Przemysłowa produkcja alkoholu

Fermentacja alkoholowa to proces prowadzący do powstania etanolu (CH 3 CH 2 OH) z wodnych roztworów węglowodanów (cukrów), pod wpływem niektórych rodzajów drożdży (patrz fermentacja) jako rodzaj metabolizmu.

W biotechnologii do produkcji alkoholu wykorzystuje się trzcinę cukrową, kukurydzę paszową i inne tanie źródła węglowodanów. Aby uzyskać fermentowalne mono- i oligosacharydy, są one niszczone przez kwas siarkowy lub amylazy grzybowe. Następnie przeprowadza się fermentację i destylację alkoholu do standardowego stężenia około 96% obj. . Drożdże z rodzaju Saccharomyces zostały genetycznie zmodyfikowane pod kątem fermentacji ksylozy, jednego z głównych monomerów hemicelulozy, co pozwala na zwiększenie wydajności etanolu przy zastosowaniu materiałów roślinnych zawierających obok celulozy znaczne ilości hemicelulozy. Wszystko to może obniżyć cenę i poprawić jej pozycję w konkurencji z paliwami węglowodorowymi.

Drożdże pokarmowe i paszowe

Jednak w latach dziewięćdziesiątych, ze względu na pojawiające się problemy higieniczne i środowiskowe w produkcji i stosowaniu białka mikrobiologicznego, a także kryzys gospodarczy, produkcja gwałtownie spadła. Zgromadzone dane świadczą o wystąpieniu szeregu negatywnych skutków stosowania papryny w tuczu drobiu i zwierząt. Ze względów środowiskowych i higienicznych zainteresowanie tą branżą również spadło na całym świecie.

Niemniej jednak na Zachodzie produkuje się i sprzedaje różne ekstrakty drożdżowe: vegemite, marmite, bovril, tsenovis. W Rosji są podobne produkcje, ale ich wolumeny są niewielkie. Do uzyskania ekstraktów stosuje się albo autolizaty drożdży (komórki są niszczone, a białko staje się dostępne dzięki enzymom samych komórek), albo ich hydrolizaty (niszczenie przez specjalne substancje). Stosuje się je jako dodatki do żywności oraz do dodawania smaku potrawom; ponadto istnieją produkty kosmetyczne na bazie ekstraktów drożdżowych.

Sprzedawane są również dezaktywowane (zabite przez obróbkę cieplną), ale nie zniszczone drożdże odżywcze, szczególnie popularne wśród wegan ze względu na wysoką zawartość białka i witamin (zwłaszcza z grupy B), a także niską zawartość tłuszczu. Niektóre z nich wzbogacone są witaminą B12 pochodzenia bakteryjnego.