Kvasinky patria medzi nižšie huby. Štruktúra kvasinkovej bunky. Rozmnožovanie kvasiniek pučaním

Podľa klasifikácie patria kvasinky medzi mikroskopické huby kráľovstva Mycota. Sú to jednobunkové nepohyblivé mikroorganizmy malej veľkosti - 10-15 mikrónov. Napriek vonkajšej podobnosti kvasiniek s veľkými druhmi baktérií sú klasifikované ako huby vďaka svojej bunkovej ultraštruktúre a metódam reprodukcie.

Ryža. 1. Pohľad na kvások na Petriho miske.

V prírode sa kvasinky často nachádzajú na substrátoch bohatých na sacharidy a cukry. Preto sa nachádzajú na povrchu plodov a listov, bobúľ a plodov, na ranových šťavách, v nektáre kvetov, v odumretej rastlinnej hmote. Okrem toho sa nachádzajú v pôdach (napríklad v podstielke), vode. Kvasinkové organizmy rodov Candida alebo Pichia sa často nachádzajú v črevnom prostredí ľudí a mnohých živočíšnych druhov.

Ryža. 2. Biotop pre kvasinky.

Zloženie kvasinkových buniek

Všetky kvasinkové bunky obsahujú asi 75% vody, 50-60% je viazaných intracelulárne a zvyšných 10-30% sa uvoľňuje. Sušina bunky v závislosti od veku a stavu v priemere obsahuje:

• dusík 45-60 %;
• cukor 15-40%;
• tuk 2,5-13%;
• minerály 7-11%.

Okrem toho bunky obsahujú množstvo dôležitých zložiek potrebných pre ich metabolizmus – enzýmy, vitamíny. Enzýmy kvasinkových organizmov sú katalyzátormi rôznych typov fermentačných a respiračných procesov.

Ryža. 3. Bunky kvasinkových organizmov.

Bunky kvasiniek majú rôzne tvary: elipsy, ovály, tyčinky, guličky. Rozmer je tiež odlišný: často je dĺžka 6-12 mikrónov a šírka 2-8 mikrónov. Závisí to od podmienok ich stanovišťa alebo pestovania, nutričných zložiek a faktorov prostredia. Mladé kvasinky sú vo svojich vlastnostiach najstabilnejšie, preto sa charakteristika a popis druhu vykonáva presne na nich.

Kvasinkové organizmy majú všetky štandardné zložky nachádzajúce sa v eukaryotických bunkách. Okrem toho však majú jedinečné charakteristické vlastnosti húb a kombinujú vlastnosti bunkových štruktúr rastlín a zvierat:

• steny sú pevné ako u rastlín,
• nie sú tam chloroplasty a je tam glykogén, ako u zvierat.

Ryža. 4. Rôzne druhy kvasníc: 1 - pekárske droždie (Saccharomyces cerevisiae); 2 - najkrajšia mechnikovia (Metschnikowia pulcherrima); 3 - candida zemná (Candida humicola); 4 - rodotorula lepkavá (Rhodotorula glutinis); 5 - rodotorula červená (R. rubra); 6 - rodotorula zlatá (R. aurantiaca); 7 - Debaryomyces Cantarelli (Debaryomyces cantarelli); 8 - Cryptococcus Laurel (Cryptococcus laurentii); 9 - podlhovastá nadsonia (Nadsonia elongata); 10 - ružové sporobolomyces (Sporobolomyces roseus); 11 - sporobolomyces holsaticus (S. holsaticus); 12 - rhodosporidium diobovatum (Rhodosporidium diobovatum).

• jadro;
• Golgiho aparát;
• bunkové mitochondrie;
• ribozomálny aparát;
• tukové inklúzie, glykogénové zrná a meny.

Niektoré druhy obsahujú pigmenty. U mladých kvasiniek je cytoplazma homogénna. V procese rastu sa v nich objavujú vakuoly (obsahujúce organické a minerálne zložky). V procese rastu sa pozoruje tvorba zrnitosti, dochádza k zvýšeniu vakuol.

Škrupiny spravidla obsahujú niekoľko vrstiev so zahrnutými polysacharidmi, tukmi a zložkami obsahujúcimi dusík. Niektoré druhy majú hlienovú membránu, takže často sú bunky zlepené a v tekutinách vytvárajú vločky.

Ryža. 5. Bunková štruktúra kvasinkových organizmov.

Respiračné procesy v kvasinkách

Kvasinkové bunky vyžadujú kyslík na dýchanie, ale mnohé druhy (fakulatívne anaeróbne) môžu prejsť dočasne a bez neho a prijímajú energiu z fermentačných procesov (bezkyslíkové dýchanie), pričom tvoria alkoholy. Toto je jeden z ich hlavných rozdielov od baktérií:

medzi kvasinkami nie sú žiadni zástupcovia schopní žiť absolútne bez kyslíka.

Procesy dýchania s kyslíkom sú pre kvasinky energeticky priaznivejšie, preto, keď sa objavia, bunky dokončia fermentáciu a prejdú na dýchanie kyslíkom, pričom sa uvoľní oxid uhličitý, čo prispieva k rýchlejšiemu rastu buniek. Tento efekt sa nazýva Pasteur. Niekedy sa pri vysokom obsahu glukózy pozoruje Crabtree efekt, keď aj keď je tam kyslík, kvasinkové bunky ho fermentujú.

Ryža. 6. Dýchanie kvasinkových organizmov.

Čo jedia kvasinky

Mnohé kvasinky sú chemoorganoheterotrofné a využívajú organické zložky živín na získavanie energie na výživu a výrobu energie.

V bezkyslíkových podmienkach kvasinky uprednostňujú pre svoju výživu sacharidy ako je hexóza a z nej syntetizované oligosacharidy. Niektoré druhy dokážu absorbovať aj iné druhy sacharidov – pentózu, škrob, inulín. S prístupom kyslíka sú schopné spotrebovať širšiu škálu látok vrátane mastných, uhľovodíkových, alkoholických a iných. Takéto komplexné typy uhľohydrátov, ako sú napríklad ligníny a celulózy, im nie sú k dispozícii na asimiláciu. Zdrojom dusíka sú pre nich spravidla amónne soli a dusičnany.

Ryža. 7. Kvasinky pod mikroskopom.

Čo syntetizujú kvasinky

Kvasinky najčastejšie pri metabolizme produkujú rôzne druhy alkoholov – väčšinou sú to typy etyl, propyl, izoamyl, butyl, izobutyl. Okrem toho tvorba prchavých mastné kyseliny odhalila sa napríklad syntéza kyseliny octovej, propiónovej, maslovej, izomaslovej, izovalérovej. Okrem toho môžu pri svojej životne dôležitej činnosti v malých koncentráciách uvoľňovať do prostredia množstvo látok – fuselové oleje, acetoíny, diacetyly, aldehydy, dimetylsulfid a iné. Práve s takýmito metabolitmi sa často spájajú organoleptické vlastnosti produktov získaných ich použitím.

Procesy rozmnožovania kvasiniek

Charakteristickou črtou buniek kvasiniek je ich schopnosť vegetatívnej reprodukcie v porovnaní s inými hubami, ktorá sa vyskytuje tak z pučania spór alebo napríklad zygot buniek (ako sú rody Candida alebo Pichia). Niektoré kvasinky dokážu realizovať procesy sexuálnej reprodukcie obsahujúce štádiá mycélia, kedy sa pozoruje tvorba zygoty a jej ďalšia premena na „vrecko“ spór. Niektoré kvasinky tvoriace mycélium (napríklad rody Endomyces alebo Galactomyces) sú schopné rozpadu na jednotlivé bunky – artrospóry.

Ryža. 8. Rozmnožovanie kvasiniek.

Od čoho závisí rast kvasiniek?

Rastové procesy kvasinkových organizmov závisia od rôznych faktorov prostredia – teploty, vlhkosti, kyslosti, osmotického tlaku. Väčšina kvasiniek preferuje strednú teplotu a prakticky sa medzi nimi nenachádzajú žiadne extrémofilné druhy, ktoré preferujú príliš vysokú alebo naopak nízku teplotu. Je známa existencia druhov schopných znášať nepriaznivé podmienky prostredia. Na potlačenie rastu a vývoja niektorých kvasinkových organizmov možno použiť antibiotiká.

Ryža. 9. Výroba kvasu.

Aké sú výhody kvásku

Kvasnice sa často používajú v domácnosti alebo priemysle. Človek ich už dávno začal využívať pre svoj život, napríklad pri príprave chleba a nápojov. Dnes sa ich biologické schopnosti využívajú pri syntéze užitočných látok – polysacharidov, enzýmov, vitamínov, organických kyselín, karotenoidov.

Ryža. 10. Víno je produkt získaný činnosťou kvasiniek.

Použitie kvasníc v medicíne

Kvasinky sa využívajú v biotechnologických procesoch pri výrobe liečivých látok – inzulínu, interferónu, heterológnych proteínov. Pivovarské kvasnice lekári často predpisujú oslabeným ľuďom s alergickými ochoreniami. Používajú sa aj na kozmetické účely na posilnenie vlasov, nechtov, zlepšenie stavu pokožky.

To, že kvasinky sú plesne, je asi mnohým známe. A čo možno povedať o ďalšej klasifikácii týchto predstaviteľov kráľovstva? Je známe, že kvasinky patria medzi huby oddelenia Ascomycetes a Basidiomycetes. Čo to znamená? Skúsme na to prísť spolu.

Kvások - huby

Okrem toho stratili svoje mycélium v ​​dôsledku evolučných procesov, ako sa domnievajú, v súvislosti s prechodom na život v tekutých substrátoch, ktoré sú bohaté na organickú hmotu a sú veľmi priaznivé pre život týchto organizmov. Celkovo ide až o jeden a pol tisíc druhov kvasníc. Všetky kvasinky sú jednobunkové huby.

Rozmery

Jednotlivé izolované bunky týchto húb dosahujú priemer až 7 mikrónov, ale niektoré rastú až 40 mikrónov. Niektoré kvasinky však stále tvoria mycélium vo fázach svojho životného cyklu a v niektorých prípadoch aj plodnicu. V súčasnosti sú napríklad pekárske droždie prvým eukaryotom, ktorého genóm bol identifikovaný a dekódovaný.

Trochu histórie

Kvasinky - huby, "domestikované" človekom, a to na dlhú dobu. Dlho sa používajú na kulinárske účely po tisíce rokov: pečenie, vytváranie podmienok fermentácie. Už v starovekom Egypte existovali pekárne a samozrejme, že sa používali kvasnice. A v niektorých krajinách v staroveku si popri pečení nekvaseného chleba (napríklad maces alebo lavash) získavala na popularite aj výroba kvasnicového chleba. boli známe Egypťanom pred viac ako šiestimi tisíckami rokov a s pomocou týchto organizmov ľudia varili tento penivý nápoj.

Zaujímavosťou je, že na nové kysnuté cesto v mnohých farmách sa už od pradávna používali zvyšky starého. Takže podľa vedcov došlo k selekcii kvasiniek, objavili sa druhy, ktoré sa nenašli vo voľnej prírode. A mnohí považujú niektoré druhy kvasníc výlučne za produkt (napríklad odrody pestovaných obilnín: pšenica, raž a iné).

Zymológia

Toto je názov vedy, ktorá opisuje a študuje život a činnosť týchto organizmov. Kvasinky sú huba a boli prvýkrát izolované v roku 1881 v Dánsku a v roku 1883 sa už z nich vyrábalo pivo. Koncom 19. storočia vznikla klasifikácia kvasiniek a v 20. storočí sa objavili zbierky a determinanty známych kultúr. Kvasinky patrili do polovice minulého storočia k hubám oddelenia Ascomycetes. Vedci pozorovali ich sexuálny cyklus, zovšeobecňujúc ako taxonomickú skupinu Ho v Japonsku, jeden z vedcov indukoval reprodukciu kvasiniek bazídiomycét. Odborníci teda dospeli k záveru, že kvasinkové huby (foto nižšie) sa vytvorili počas evolúcie nezávisle medzi týmito dvoma divíziami kráľovstva (askomycéty a bazidiomycéty). Údaje potvrdila aj molekulárno-biologická štúdia organizmov. Nie sú taxónom, ale s najväčšou pravdepodobnosťou ide o špeciálnu formu života.

Ascomycetes a Basidiomycetes

Kvasinky teda patria medzi huby oddelenia Ascomycetes a Basidiomycetes (presnejšie do dvoch rôznych oddelení). Všetky sú podkráľovstvom vyšších húb. Možno ich rozlíšiť podľa charakteristík životných cyklov a niektorých ďalších znakov: páry v DNA, prítomnosť ureázy. Ascomycetes, čiže vačkovce, sú pomerne rozsiahle oddelenie, ktoré zahŕňa až tridsaťtisíc druhov (mimochodom, do tohto oddelenia patria známe hľuzovky, ale aj smrže a línie). Medzi všetkými - a kvasinkami, ktoré vedci považujú za druhotne jednobunkové organizmy.

biotopov

Zvyčajne tieto organizmy žijú na miestach, ktoré sú bohaté na cukry - substráty na povrchu ovocia a bobúľ, listov. Môžu sa živiť rastlinnými odpadovými produktmi: nektár, sekréty, šťavy z rán. Nepohŕdajte a mŕtvou fytomasou. Môžu tiež žiť v organickej pôde a v prírodných vodných masách. Niektoré kvasinky sú prítomné aj v črevách hmyzu, ktorý sa živí drevom. Veľa kvasiniek a listov, ktoré sú ovplyvnené voškami.

Aplikácia

Niektoré druhy kvasnicových kultúr sú už dlho žiadané pri varení, pečení a destilácii. Kvas, chlieb, pivo, víno sa bez týchto najmenších pomocníkov nezaobíde. Všetky tieto kvasinky, ktoré ľudstvo už dlho pozná, patria do húb oddelenia askomycét. Na výrobu silného alkoholu sa podieľajú na destilácii v štádiu kvasenia. V súčasnosti sa niektoré kultúry kvasiniek používajú v širokej škále biotechnológií: pri výrobe palív a potravinárskych prísad a enzýmov. A vo vede sa používajú ako experimentálne plodiny na genetický výskum.

Saccharomyces cerevisiae

Ľudský život je nemožný bez mikroorganizmov, ktoré sú veľkým prínosom. Bývajú neďaleko, hoci nie sú voľným okom viditeľné. Tento článok sa zaoberá tým, ako sa rozmnožujú kvasinky a iné mikroorganizmy.

Kvasinky: definícia

Kvasinky sú mikroorganizmy, ktoré patria do čeľade húb. Ich distribúcia je pozorovaná všade, sú prítomné aj vo vzduchu. Kvasinky sú schopné živiť sa. Môžu produkovať vedľajšie produkty, reprodukovať sa a tiež vyrábať energiu. Výživa je cukor, ak nie sú prítomné, kvasinky začnú štiepiť škroby. V procese životnej činnosti organizmov vzniká vedľajší produkt - oxid uhličitý, ktorý sa uvoľňuje vo forme drobných bubliniek. Tie sú zase zachytené lepkovou sieťou, čo je bielkovinová látka, na ktorú je múka bohatá.

Tvar buniek kvasiniek je oválny, vajcovitý, eliptický, menej bežný valcovitý alebo tyčinkovitý, citrónový a hruškovitý. Hmotnosť, veľkosť, tvar buniek sú rôzne. Ich parametre sú ovplyvnené biotopom a vekom buniek.

Každý mikroorganizmus má svoj vlastný spôsob reprodukcie. Kvások ich má niekoľko. Ako sa rozmnožujú kvasinky? Tento typ jednobunkových organizmov je charakterizovaný takými metódami, ako je pučenie a sporulácia. Ale niekedy k reprodukcii dochádza v dôsledku bunkového delenia na dve časti, to znamená na polovicu. Na otázku, ktorý spôsob rozmnožovania je charakteristický pre kvasinky, je odpoveď jednoduchá – pučania. Vo všeobecnosti je spôsob reprodukcie ovplyvnený podmienkami života a typmi jednobunkového organizmu.

Rozmnožovanie kvasiniek pučaním

Ako sa rozmnožujú kvasinky? Skrátka – tri, ale hlavný je pučiaci. Tento spôsob rozmnožovania sa nazýva vegetatívny a spočíva v oddelení dcérskej bunky od materskej bunky. V tomto prípade sa hovorí, že kvasinky sa rozmnožujú pučaním. Ako sa to stane? Materská bunka tvorí na svojom povrchu tuberkulózu, ktorá sa nazýva oblička. Jeho veľkosť sa zväčšuje a nakoniec rastie. Zúženie (kanál) oddeľuje obličku a bunku, ktorá ju produkuje. Postupne sa začína zužovať, v dôsledku čoho sa oddeľuje dcérska bunka, do ktorej prechádzajú bunkové elementy z materskej bunky, nie však úplne, ale ich časť.

Tento spôsob rozmnožovania je typický pre citrónové kvasinky. Na jeho realizáciu sú potrebné priaznivé podmienky, za ktorých bude dostatok výživy pre bunky, je zabezpečený dobrý prístup vzduchu. Pre proces rozmnožovania kvasiniek sa za optimálnu považuje teplota 25 ° C. Akou rýchlosťou sa kvasinky množia? Ak sú podmienky priaznivé, proces môže trvať približne dve hodiny.

Často sa stáva, že k odlúčeniu mladých buniek nedošlo, zostali spolu s matkou. V tomto prípade na nich prebieha proces pučania. Výsledkom tohto delenia je vytvorenie celého zhluku buniek navzájom spojených.

Rozmnožovanie kvasiniek sporuláciou

Ďalším spôsobom rozmnožovania kvasiniek je sporulácia. Vo vnútri bunky dochádza k tvorbe spór. Ich počet môže byť rôzny: od 2 do 12 kusov. Ako sa kvasinky rozmnožujú Proces môže prebiehať dvoma spôsobmi:

• Sexuálna - sporulácia je výsledkom fúzie 2 buniek.
• Asexuálne - spóry sa tvoria v dôsledku rozdrvenia bunkového jadra na malé častice, z ktorých každá je obklopená látkou protoplazmy a pokrytá škrupinou.

spóry kvasiniek

Vo väčšine prípadov sú spóry okrúhleho alebo oválneho tvaru. Sú odolnejšie voči vonkajším faktorom ako vegetatívne bunky. Tvorbu spór uľahčujú nepriaznivé podmienky, v ktorých bunka žije. Napríklad vo výžive došlo k prudkému prechodu: od dobrého k zlému. Keďže k tvorbe spór dochádza nepohlavne, majú aj jednu sadu chromozómov. Ale sú kvasinky (asporogénne), ktoré netvoria spóry vôbec.

Ako sa rozmnožujú kvasinky? Tento proces môže prebiehať pučaním aj sporuláciou. Takéto kvasinky sa nazývajú „pravé“. Niektoré druhy kvasiniek nemajú schopnosť vytvárať spóry. Proces ich reprodukcie prebieha iba jedným spôsobom - pučaním. Takýto kvas dostal iný názov – „falošný“.

Ako sa klasifikujú kvasinky?

Kvasinky patria do triedy askomycét podľa Kudryavtsevovej klasifikácie. Pozostáva z troch rodín. Kvasinkové bunky rodín sa líšia tvarom, ich reprodukcia sa vyskytuje rôznymi spôsobmi.

• Rodina Saccharomyces. V takýchto kvasinkách môže byť tvar buniek buď oválny alebo vajcovitý. Rozmnožujú sa vegetatívne pučaním. Kvasinky, ktoré sa vyvíjajú v nepriaznivom prostredí, sa pohlavne rozmnožujú pomocou askospór. Biochemickým znakom takýchto kvasiniek je fermentácia cukru. V priemysle sa používa kvas, ktorý sa nazýva "kultúrny". Pre svoj vývoj potrebujú kyslé prostredie. Ich rast a rozmnožovanie budú aktívne v podmienkach nazývaných aeróbne. Kvasinky sú veľmi citlivé na látky rozpustené vo svojom biotope, ktoré majú vysokú koncentráciu. V tomto ohľade sa fermentácia rozlišuje ako horná a spodná. Takže napríklad vysoká koncentrácia cukru spôsobuje zastavenie vitálnej aktivity kvasiniek.
• Schizosaccharomycetes sú čeľaď kvasiniek, ktorých bunky majú tyčinkovitý tvar. Rozmnožovanie prebieha delením a za podmienok, ktoré sú pre vývoj buniek nepriaznivé, dochádza k tvorbe spór. Takéto kvasinky spôsobujú kvasenie, ktoré sa nazýva alkohol. Používajú sa v priemysle regiónov s teplým podnebím, vyrábajú sa z nich pivo a rum Kuban.
• Cukrová rodina. U takýchto kvasiniek je tvar buniek citrónový, rozmnožovanie prebieha pučaním. Tieto kvasinky, podobne ako zástupcovia predchádzajúcej čeľade, spôsobujú kvasenie – alkohol. Vo vinárskom priemysle sa považujú za škodcov kvôli tvorbe produktov, vďaka ktorým víno získava nepríjemný zápach.

Aký je význam kvásku?

Praktické využitie kvásku je neoddeliteľnou súčasťou výroby pekárenských výrobkov, alkoholu. Používajú sa pri výrobe piva, ako aj pri výrobe kvasu. Životné podmienky kvasiniek majú na ne silný vplyv, v dôsledku čoho niektoré ich odrody nadobudli vlastnosti nazývané izolované. Takéto kvasinky sa nazývajú „rasy“.

Na výrobu produktov používa každé odvetvie svoju vlastnú rasu. Napríklad na výrobu alkoholických nápojov sú potrebné kvasinky s vysokou schopnosťou aktívne kvasiť cukor pri vysokých teplotách (do 30 ° C). Pivo sa pripravuje pomocou pomalého kvasenia. Pečenie chleba a buchiet sa vykonáva pomocou rasy, ktorá sa rýchlo množí, akumuluje energiu a zdvihne. To je dôvod, prečo výrobky z múky vyzerajú nadýchané.

Existujú však kvasinky, ktoré sú škodlivé pre výrobu piva. Vyvíjajúce sa v produkte prispievajú k nepríjemnej chuti a vôni. Takéto kvasinky a kvasinkám podobné organizmy nie sú schopné vytvárať spóry. Navyše ich prítomnosť kazí suroviny a hotový výrobok.

plesňové huby

Ich výskyt na planéte Zem patrí do dávnej minulosti: pred 200 miliónmi rokov. Pleseň má neobmedzené možnosti. Môže človeku vziať život, alebo ho môže zachrániť v ťažkých chvíľach. Forma vyzerá veľmi krásne, no napriek tomu je hnusná. Tento typ organizmu má tendenciu vytvárať rozvetvené mycélium, ktorého veľkosť je mikroskopická. Huby, ako aj podobné organizmy, sú v prírode široko rozšírené.

Vyvíjajú sa v akomkoľvek prostredí, vytvárajú veľké kolónie a usadzujú sa na živnom prostredí. Obzvlášť priaznivá pre vývoj húb je vysoká teplota, ako aj vysoká vlhkosť. Je pozoruhodné, že rast plesní je takmer nemožné zastaviť, ak je prítomná potrava. Huby sú nenáročné na biotop a jedlo.

Plesňové huby: štruktúra

Tento typ mikroorganizmov má mnoho odrôd, no všetky sa vyznačujú typickými znakmi. Základom vegetatívneho tela je mycélium alebo mycélium - tenké vlákna (hýfy), ktoré sa môžu silne rozvetvovať. Umiestnenie hýf je povrch alebo vnútorná časť substrátu v oblasti usadenia húb. Plesne, ktoré tvoria mycélium, zaberajú veľké plochy. Mycélium nižších húb má nebunkovú štruktúru, pričom pri plesniach sa delí na bunky.

Ako sa huby rozmnožujú?

Plesne a kvasinky sa rozmnožujú rôznymi spôsobmi. Pri kvasinkách ide hlavne o pučanie a sporuláciu a pri hubách je to najjednoduchšie pomocou častí mycélia. Mycélium, keď sa nachádza v novej oblasti, sa začína rozvíjať samostatne, tvorí jeden organizmus a mycélium ponorené do substrátu poskytuje plesni vlhkosť, výživu a látky minerálneho pôvodu. Na vzdušnej časti mycélia, umiestnenej nad povrchom substrátu, dochádza k tvorbe teliesok, vďaka ktorým sa huba plesne množí.

Za nepriaznivých podmienok môže huba vytvoriť kľudové štádium nazývané sklerócium. Ide o silné uzliny, ktorých povrch je tvrdý. Tvoria ich vzájomne prepletené hýfy. Za priaznivých podmienok sklerócium vyklíči a vytvorí samostatné orgány určené na rozmnožovanie.

Existuje ďalšie pokojové štádium - chlamydospóry. Ich tvorba zahŕňa zhromažďovanie cytoplazmy do hrudiek. Takto vzniká nová škrupina. Je hustý a farebný. Takéto hýfy sú ako reťaz. Plesňové huby, ktoré majú mnohobunkovú štruktúru, sú vysoko organizované, zložité organizmy.

baktérie

Sú to mikroorganizmy, ktoré pozostávajú z jednej bunky. Ich veľkosť dosahuje 10 mikrónov. V tvare sú rozdelené na tyčovité, guľovité, stočené. Parametre baktérií sa menia, keď sa menia vonkajšie faktory ich biotopu.

Ako sa rozmnožujú baktérie, plesne, kvasinky? Huby sa rozmnožujú mycéliom, kvasinky púčikmi a spórami a baktérie jednoduchým priečnym štiepením nepohlavne, hoci sa môžu rozmnožovať aj inak. Baktérie sa zriedka rozmnožujú pučaním, ale sexuálne sa to vyskytuje na primitívnej úrovni.

Bakteriálne bunky pozostávajú z kapsúl, cytoplazmatických membrán, bunkových stien, cytoplazmy, v ktorej sú umiestnené ribozómy, mezozómy, inklúzie a nukleoidy. Niektoré bakteriálne bunky sa vyznačujú prítomnosťou bičíkov a tvorbou spór. Bunky sa líšia spôsobom, akým sa živia. Podľa tohto znaku sú baktérie autotrofné, heterotrofné. Ich dýchacie vzory sa tiež líšia. V tomto ohľade sa baktérie rozlišujú ako aeróby a anaeróby.

Ako sa rozmnožujú kvasinky? Jednobunkové organizmy – kvasinky – sa rozmnožujú mnohými spôsobmi, vrátane delenia buniek. Zaujímavý fakt: rozdelenie jednej bunky sa môže vyskytnúť 20-25 krát. To znamená, že jedna bunka je schopná vytvoriť nové v množstve, ktoré sa rovná počtu jej delení. Jedna generácia buniek nežije dlho, približne jednu až sedem hodín. Trvanie jeho existencie je ovplyvnené prostredím, ako aj vekom materskej bunky.

Kvasinky sú huby, ktoré stratili schopnosť vytvárať mycélium. Kvasinky netvoria samostatnú triedu húb, netvoria samostatnú triedu, ale patria do 3. triedy vyšších húb. 50 % vyšších húb sú askomycéty. Kvasinky sú jednobunkové huby. Rozmery - 1-10 mikrónov, priemer - 5-7 mikrónov. Podľa morfológie sú rôznorodé: môžu nadobudnúť rôzny tvar (oválny, valcový, kosákovitý). Môže vytvárať falošné mycélium.
1. Morfológia je určená typom vegetatívneho rozmnožovania:
1.1 Pučanie. Objavujú sa okrúhle, vajcovité alebo oválne bunky. Pri viacnásobnom pučaní, keď je bunka položená v niekoľkých častiach bunky, môže vzniknúť hviezdicovitý tvar. V dôsledku pučania bez oddelenia obličky od tela matky a pokračujúceho pučania sa objavuje falošné mycélium (rod Candida).
1.2 Rozdelenie pučania. Oblička leží na dne bunky, v dôsledku čoho sa môže vytvoriť hruškovitý tvar (oblička na jednej strane) alebo vretenovitý tvar (oblička na oboch stranách).
1.3 Rozdelenie. Normálne delenie je zriedkavé, v tomto procese 1 materská bunka dáva 2.
2. Nepohlavné rozmnožovanie. Vykonáva sa pomocou špeciálnych buniek a spór - balistospór, endospór. Balistospóra sa tvorí na špeciálnom výrastku - sterigme, po ktorej sa odhodí do diaľky. Endospóry sú uložené vo vnútri materskej bunky (2-10 v 1 bunke).
3. Sexuálne rozmnožovanie. Môžu sa uskutočňovať v haploidnej a diploidnej fáze. Väčšina kvasiniek je diploidná. Pre každého existuje určitý typ rozvoja.

Vývojový cyklus haploidných kvasiniek
Dve haploidné bunky sa navzájom spájajú, prechádzajú štádiom plazmogamie a karyogamie, čo vedie k vytvoreniu cykloidnej zygoty. Delí sa mitoticky, nalačno – pomocou redukčného delenia. Výsledkom je, že vo vnútri materskej bunky sa vytvorí n-počet askospór obsahujúcich haploidnú sadu chromozómov. Vyklíčia a dávajú vznik haploidnej vegetatívnej bunke.

Vývojový cyklus diploidných kvasiniek
Vegetatívna diploidná bunka prechádza redukciou (meiózou). V dôsledku toho sa pod materskou membránou vytvárajú askospóry obsahujúce haploidnú sadu chromozómov. Ascus praskne, haploidné askospóry vychádzajú a navzájom sa spájajú. Prechádzajú štádiom plazmogamie a karyogamie, výsledkom čoho je vytvorenie diploidnej zygoty. Rozmnožuje sa pučaním a tým obnovuje populáciu diploidných kvasiniek.

Klasifikácia kvasiniek podľa Kudryavtseva (1952)

1. Trieda Ascomycetes (Ascomycetes).
1 čeľaď - Saccharomyceteceae (17 rodov), rod Saccharomyces:
- S.cerevisiae (výroba liehu, spracovanie škrobu, výroba chleba);
- S. Carlsbergensis (v pivovaroch);
- S.vini (vo vinárstve);
- S.minor (pre tmavé druhy chleba);
2 čeľaď Shizoaccharomyceteceae (2 rody), rod Shizoaccharomyces:
- Schizoes pombe (pri výrobe piva);
- Sch. Mosquensis (vo vinárstve);
3 čeľaď Saccharomycodaceae (4 rody).
2. Trieda Fungi imperfecti.
1 čeľaď Cryptococcaceae:
- 1 podčeľaď Cryptococcaideae;
*1 rod Cryptococcus;
* 2 rod Torulopsis (kefír, vinárstvo);
* 3 rod Candida (BVK, pôvodca mykóz);
* 4 rod Pitorosporum (na ľudskej koži);
* 5 rod Brettonomyces (škodca pri výrobe vína);
- 2 podčeľade Trichospoiceae (10 rodov):
* 1 rod Trichosporon;
- 3. podčeľaď Rhodotoruloide:
* 1 rod Rhodotorula.

plesňové huby

(mikromycéty)
Ide o vláknité mikroskopické huby. Zo svojho mycélia vytvárajú na povrchu našuchorený povlak. Potrebujú určitú vlhkosť, teplotu a prítomnosť určitého substrátu. Mycélium hlboko preniká do substrátu.
V systematickom zmysle sú plesňové huby heterogénne a patria medzi vyššie aj nižšie huby (askomycety, huby imperfecti, nižšie – zygomycety). Zygomycetes - r. Mucor, r. Rhizopus.
Charakteristický. Mucor - na hustom PS vytvára plstený povlak. Telo je reprezentované celocytovým mycéliom. Z mycélia vznikajú hýfy – sporangiofory s výtrusnicami, na ktorých sa tvoria spóry. Rhizopus – od Mucoru sa líšia tým, že na mycéliu sa tvoria trsy sporangiofory.


Ľudový význam húb a kvasníc
Široko používaný v biotechnologických (b / t) pri výrobe alkoholu, piva, vína atď. V pekárskom priemysle sa kvások r. Saccharomyces – používa sa vo forme suchých živých kvasníc, ktoré sú bohaté na vitamíny B a imunomodulátory. R. Candida - proteínovo-vitamínové koncentráty v chove zvierat. Okrem toho dostávajú cenné lieky – vitamín D2, lipidy, nukleové kyseliny. Enzýmy a koenzýmy, ako aj organické kyseliny. Plesňové huby sú producentmi organických kyselín (kyselina citrónová), antibiotík atď. Medzi hubami sú škodcovia, ktorí sú patogénni pre ľudí a zvieratá.

Prednáška, abstrakt. Kvasinky ako druh húb – pojem a druhy. Klasifikácia, podstata a vlastnosti.

Hranice skupiny nie sú jasne vymedzené: mnohé huby, ktoré sa môžu vegetatívne rozmnožovať v jednobunkovej forme, a preto sú identifikované ako kvasinky, tvoria v iných štádiách životného cyklu vyvinuté mycélium a v niektorých prípadoch makroskopické plodnice. Predtým boli takéto huby klasifikované ako samostatná skupina húb podobných kvasinkám, ale teraz sa zvyčajne považujú za spolu s kvasinkami. Štúdie 18S rRNA ukázali úzku príbuznosť s typickými kvasinkovými druhmi schopnými rásť len vo forme mycélia.

Kvasinkové bunky majú typicky priemer 3-7 um. Existujú dôkazy, že niektoré druhy sú schopné dorásť až do 40 mikrónov.

Veľký praktický význam majú kvasnice, najmä pekárske alebo pivovarské ( Saccharomyces cerevisiae). Niektoré druhy sú fakultatívne a oportúnne patogény. K dnešnému dňu sa podarilo úplne rozlúštiť genóm kvasiniek. Saccharomyces cerevisiae(stali sa prvými eukaryotmi, ktorých genóm bol kompletne sekvenovaný) a Schizosaccharomyces pombe.

Príbeh

Ruské slovo „droždie“ má spoločný koreň so slovami „chvieť sa“, „chvieť sa“, ktoré sa používali na označenie penenia tekutiny, často sprevádzajúcej kvasenie vykonávané kvasinkami. anglické slovo " droždie"(kvasinky) pochádzajú zo starej angličtiny" podstata», « gyst“, čo znamená „peniť, variť, vydávať plyn“.

Kvasinky sú pravdepodobne jedným z najstarších „domácich organizmov“. Po tisíce rokov ich ľudia používali na kvasenie a pečenie. Medzi ruinami starovekých egyptských miest našli archeológovia mlynské kamene a pekárne, ako aj obrazy pekárov a pivovarníkov. Predpokladá sa, že Egypťania začali variť pivo v roku 6000 pred Kristom. e. a do roku 1200 pred Kr. e. ovládal technológiu pečenia kvasnicového chleba spolu s pečením nekvaseného chleba. Na spustenie fermentácie nového substrátu ľudia použili zvyšky starého. Výsledkom bolo, že na rôznych farmách po stáročia prebiehala selekcia kvasiniek a vznikali nové fyziologické rasy, ktoré sa v prírode nenašli, mnohé z nich boli dokonca pôvodne opísané ako samostatné druhy. Sú to rovnaké produkty ľudskej činnosti ako odrody kultúrnych rastlín.

Louis Pasteur - vedec, ktorý preukázal úlohu kvasiniek v alkoholovom kvasení

• Saccharomycotina
• Taphrinomycotina
  • Schizosaccharomycetes

• Urediniomycetes
  • Sporidiales

Vlastnosti metabolizmu

Kvasinky sú chemoorganoheterotrofy a organické zlúčeniny využívajú na energiu aj ako zdroj uhlíka. Na dýchanie potrebujú kyslík, avšak pri jeho nedostatku sú mnohé druhy schopné získavať energiu fermentáciou s uvoľňovaním alkoholov (fakultatívne anaeróby). Na rozdiel od baktérií sa medzi kvasinkami nevyskytujú žiadne obligátne anaeróby, ktoré zahynú v prítomnosti kyslíka v prostredí. Pri prechode vzduchu cez fermentovateľný substrát kvasinky prestanú kvasiť a začnú dýchať (pretože tento proces je efektívnejší), spotrebúvajú kyslík a uvoľňujú oxid uhličitý. Urýchľuje rast kvasinkových buniek ( Pasteurov efekt). Avšak aj s prístupom kyslíka, v prípade vysokého obsahu glukózy v médiu, ho kvasinky začnú fermentovať ( Crabtree efekt).

Kvások je dosť náročný na nutričné ​​podmienky. V anaeróbnych podmienkach môžu kvasinky využívať ako zdroj energie len sacharidy, najmä hexózy a z nich vybudované oligosacharidy. Niektoré druhy ( Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus) tiež metabolizujú pentózy, ako je xylóza. Schwanniomyces occidentalis a Saccharomycopsis fibuliger schopné fermentovať škrob, Kluyveromyces fragilis- inulín. V aeróbnych podmienkach je škála stráviteľných substrátov širšia: okrem sacharidov aj tuky, uhľovodíky, aromatické a jednouhlíkové zlúčeniny, alkoholy, organické kyseliny. Oveľa viac druhov je schopných používať pentózy v aeróbnych podmienkach. Pre kvasinky však nie sú dostupné komplexné zlúčeniny (lignín, celulóza).

Amónne soli môžu byť zdrojom dusíka pre všetky kvasinky, asi polovica druhov má nitrátreduktázu a môže asimilovať dusičnany. Cesty príjmu močoviny sú u kvasiniek askomycét a bazídiomycét odlišné. Ascomycetes to najskôr karboxylujú, potom hydrolyzujú, basidiomycetes - okamžite hydrolyzujú ureázou.

Pre praktické využitie sú dôležité produkty sekundárneho metabolizmu kvasiniek, ktoré sa v malých množstvách uvoľňujú do životného prostredia: pribudli silice, acetoín (acetylmetylkarbinol), diacetyl, butyraldehyd, izoamylalkohol, dimetylsulfid a pod. Organoleptické vlastnosti závisia od nich produkty získané pomocou kvasníc.

Rozširovanie, šírenie

Kvasinkové biotopy sú viazané najmä na substráty bohaté na cukor: povrch plodov a listov, kde sa živia intravitálnymi výlučkami rastlín, kvetným nektárom, šťavami z poranení rastlín, odumretou fytomasou a pod., sú však bežné aj v pôde (najmä v podstielke a organických horizontoch) a prírodných vodách. Kvasnice (b. Candida, Pichia, Ambrosiozyma) sú neustále prítomné v črevách a chodbách xylofágov (drevožravý hmyz), na listoch napadnutých voškami sa vyvíjajú bohaté spoločenstvá kvasiniek. Zástupcovia rodu Lypomyces sú typickými obyvateľmi pôdy.

Životný cyklus

Charakteristickým znakom kvasiniek je schopnosť vegetatívnej reprodukcie v jednobunkovom stave. V porovnaní so životným cyklom húb to vyzerá ako pučanie spór alebo zygoty. Mnohé kvasinky sú tiež schopné sexuálneho životného cyklu (jeho typ závisí od afinity), ktorý môže zahŕňať štádiá mycélia.

V niektorých hubách podobných kvasinkám, ktoré tvoria mycélium, sa môže rozpadnúť na bunky (artrospóry). Toto je pôrod Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon. V posledných dvoch začnú artrospóry pučať po vytvorení. Trichosporon tiež tvorí vegetatívne endospóry vo vnútri buniek mycélia.

Cykly kvasiniek Ascomycete

Životný cyklus askomycét haplo-diploidných kvasiniek.

Najcharakteristickejším typom vegetatívnej reprodukcie pre jednobunkové kvasinky askomycét je iba pučenie Schizosaccharomyces pombe nerozmnožujú pučaním, ale binárnym štiepením. Miesto pučania je dôležitým diagnostickým znakom: polárne pučania v dôsledku tvorby pučacích jaziev vedú k tvorbe apikulárnych (citrónových, Sacharomykódy, Hanseniaspóra, Nadsonia) a hruškovitého tvaru ( Schizoblastosporion) bunky; multilaterálne nemení tvar bunky ( Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces, Candida). Pri pôrode Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, Fellomyces pučanie sa vyskytuje na dlhých výrastkoch (sterigmách).

Pučanie v kvasinkách askomycét je holoblastické: bunková stena materskej bunky mäkne, ohýba sa smerom von a dáva vznik bunkovej stene dcérskej bunky.

Časté, najmä v rodoch kvasiniek askomycét Candida a Pichia, bunky sa po pučaní nerozchádzajú a vytvárajú pseudomycélium, ktoré sa od pravého líši jasne viditeľnými zúženiami v mieste prepážok a je kratšie v porovnaní s predchádzajúcimi koncovými bunkami.

Kvasinky môžu zmeniť svoj typ párenia prostredníctvom rekombinácie DNA. Táto zmena v bunkách nastáva s frekvenciou približne 10-6 na bunku. Okrem lokusu mat má bunka aj kópiu génov mat a a matα: v tomto poradí HMR (skrytá MAT vpravo) a HML (skrytá MAT vľavo). Ale tieto lokusy sú v tichom stave. Bunka nahrádza pracovné miesto mat za kópiu. V tomto prípade sa vytvorí kópia z toho lokusu, ktorý je v opačnom alelickom stave. Za tento proces je zodpovedný gén. ALE. Tento gén je aktívny iba v haploidnom stave. Kóduje endonukleázy, ktoré štiepia DNA v lokusoch mat. Exonukleázy potom odstránia oblasť rohože a na jej miesto sa nahradí kópia HMR alebo HML.

Aplikácia

Niektoré druhy kvasníc ľudia oddávna používajú pri príprave chleba, piva, vína, kvasu atď. V kombinácii s destiláciou sú fermentačné procesy základom výroby silných alkoholických nápojov. Priaznivé fyziologické vlastnosti kvasiniek umožňujú ich využitie v biotechnológiách. V súčasnosti sa používajú pri výrobe xylitolu, enzýmov, potravinárskych prísad a na čistenie ropného znečistenia.

Kvasinky sú tiež široko používané vo vede ako modelové organizmy pre genetický výskum a v molekulárnej biológii. Pekárske kvasinky boli prvým eukaryotom, ktorý mal plne sekvenovanú genómovú DNA. Dôležitou oblasťou výskumu je štúdium priónov v kvasinkách.

Tradičné procesy

pekáreň

Hlavný článok: pekáreň

Granulované suché aktívne droždie - komerčný produkt pre pekáreň

Príprava pečeného kvasnicového chleba je jednou z najstarších technológií. Tento proces využíva hlavne Saccharomyces cerevisiae. Vykonávajú alkoholové kvasenie s tvorbou mnohých sekundárnych metabolitov, ktoré určujú chuťové a aromatické vlastnosti chleba. Alkohol sa počas pečenia vyparí. Okrem toho sa v ceste tvoria bublinky oxidu uhličitého, ktoré spôsobujú, že cesto „stúpa“ a po upečení dodávajú chlebu hubovitú štruktúru a jemnosť. Podobný účinok spôsobuje pridanie sódy a kyseliny (zvyčajne kyseliny citrónovej) do cesta, ale v tomto prípade nevznikajú chuťové zlúčeniny.

Múka je väčšinou chudobná na skvasiteľné cukry, preto sa do cesta pridávajú vajíčka alebo cukor. Pre viac chuťových zmesí sa cesto prepichne alebo miesi, aby sa uvoľnil oxid uhličitý, a potom sa nechá opäť „kysnúť“. Hrozí však, že kvások nemá dostatok skvasiteľného substrátu.

Vinárstvo

Hrozno s vrstvou kvasníc.

Kvasinky sú prirodzene prítomné na povrchu hroznových plodov, často sú viditeľné ako svetlý povlak na bobuliach, ktoré sa tvoria hlavne Hanseniaspora uvarum. Aj keď "divoké" epifytické kvasinky môžu produkovať nepredvídateľné výsledky fermentácie, zvyčajne nekonkurujú fermentorom v sudoch s vínom.

Z pozberaného hrozna sa drví šťava (mušt, hroznový mušt) s 10-25% cukru. Na získanie bielych vín sa z neho oddelí zmes semien a šupky (dužiny), zostáva v mušte pre červené vína. Cukry sa potom fermentáciou premenia na etanol. Sekundárne metabolity kvasiniek, ako aj zlúčeniny z nich získané pri zrení vína určujú jeho vôňu a chuť. Na získanie množstva vín (napríklad šampanského) sa už vykvasené víno kvasí druhýkrát.

Zastavenie kvasenia je spojené buď s vyčerpaním zásob cukru (suché víno), alebo s dosiahnutím prahu toxicity etanolu pre kvasinky. Sherry kvasnice, na rozdiel od bežných kvasiniek (ktoré odumierajú, keď koncentrácia alkoholu v roztoku dosiahne 12%), sú stabilnejšie. Spočiatku boli sherry kvasinky známe iba na juhu Španielska (v Andalúzii), kde sa vďaka svojim vlastnostiam získavalo silné víno - sherry (až 24% s dlhým starnutím). Postupom času sa sherry kvasinky našli aj v Arménsku, Gruzínsku, na Kryme atď. Sherry kvasinky sa používajú aj pri výrobe niektorých silných pív.

Pivovar a kvas

jačmenný slad

V pivovarníctve sa ako surovina používa obilie (najčastejšie jačmeň), ktoré obsahuje veľa škrobu, ale málo cukru skvasiteľného kvasinkami. Preto sa škrob pred fermentáciou hydrolyzuje. Na to sa používajú amylázy, ktoré si tvorí samotné zrno pri klíčení. Naklíčený jačmeň sa nazýva slad. Slad sa pomelie, zmieša s vodou a varením vznikne mušt, ktorý následne kvasia kvasinky. Existujú pivné kvasnice spodného a vrchného kvasenia (túto klasifikáciu zaviedol Dán Christian Hansen).

Kvasnice vrchného kvasenia (napr. Saccharomyces cerevisiae) vytvorte na povrchu muštu „klobúčik“, preferujte teploty 14-25°C (preto sa vrchné kvasenie nazýva aj teplé) a tolerujte vyššiu koncentráciu alkoholu. Kvasinky spodného (studeného) kvasenia ( Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis) majú optimálny vývoj pri 6-10°C a usadzujú sa na dne fermentora.

Využitie kvasiniek v modernej biotechnológii

Priemyselná výroba alkoholu

Alkoholové kvasenie je proces vedúci k tvorbe etanolu (CH 3 CH 2 OH) z vodných roztokov uhľohydrátov (cukrov), pôsobením niektorých druhov kvasiniek (pozri fermentácia) ako typ metabolizmu.

V biotechnológiách sa na výrobu alkoholu používa cukrová trstina, kŕmna kukurica a iné lacné zdroje sacharidov. Na získanie fermentovateľných mono- a oligosacharidov sa tieto ničia kyselinou sírovou alebo hubovými amylázami. Potom sa uskutoční fermentácia a destilácia alkoholu na štandardnú koncentráciu asi 96 % obj. . Kvasinky rodu Saccharomyces boli geneticky modifikované na fermentáciu xylózy, jedného z hlavných monomérov hemicelulózy, čo umožňuje zvýšiť výťažok etanolu pri použití rastlinných materiálov obsahujúcich spolu s celulózou významné množstvá hemicelulózy. To všetko môže znížiť cenu a zlepšiť svoju pozíciu v konkurencii uhľovodíkových palív.

Výživové a kŕmne kvasnice

V 90. rokoch však v dôsledku vznikajúcich hygienických a ekologických problémov pri výrobe a používaní mikrobiálnej bielkoviny, ako aj hospodárskej krízy výroba prudko klesla. Zhromaždené údaje svedčili o prejavoch množstva negatívnych účinkov používania paprínu vo výkrme hydiny a zvierat. Z ekologických a hygienických dôvodov sa celosvetovo znížil aj záujem o toto odvetvie.

Napriek tomu sa dnes na Západe vyrábajú a predávajú rôzne kvasinkové extrakty: vegemite, marmite, bovril, tsenovis. V Rusku existujú podobné výroby, ale ich objemy sú malé. Na získanie extraktov sa používajú buď autolyzáty kvasiniek (bunky sú zničené a proteín sa stáva dostupným vďaka enzýmom samotných buniek), alebo ich hydrolyzáty (deštrukcia špeciálnymi látkami). Používajú sa ako prísady do potravín a na dochutenie jedál; okrem toho existujú kozmetické výrobky na báze kvasnicových extraktov.

Predávajú sa aj deaktivované (zabité tepelnou úpravou), ale nezničené nutričné ​​droždie, obľúbené najmä u vegánov pre vysoký obsah bielkovín a vitamínov (najmä skupiny B), ako aj nízke množstvo tuku. Niektoré z nich sú obohatené o vitamín B 12 bakteriálneho pôvodu.