Wykład 2

GRZYBY (drożdże i grzyby pleśniowe)

Drożdże – grzyby mikroskopowe (nie zawierają chlorofilu), są cheteroorganotrofami. Nie stanowią też homogennej grupy taksonomicznej.

Drożdże można znaleźć u:

- Ascomycetes (workowce)

- Basidiomycetes

- Deuteromycetes

W klasyfikacji drożdży uwzględnia się:

- morfologię komórki

- zdolność do rozmnażania generatywnego

- cechy hodowlane

- tworzenie pigmentu

- tworzenie spor

- tworzenie pseudogrzybni lub grzybni właściwej

- zdolność do wytwarzania ureazy (enzym odpowiedzialny za rozkład mocznika)

H₂N-CO-NH₂ + H₂O => 2 NH₃ + CO₂

- zdolność do asymilacji i fermentacji różnych źródeł węgla

- zdolność do asymilacji azotanów (reduktaza azotanowa)

- budowa ściany komórkowej (glukany, mangany, chityna)

- procent molowy G+C w DNA

Ascomycetes

1. 7 rodzin, najliczniejsza – Saccharomycetaceae

2. Rozmnażanie generatywne (askospory), wegetatywne (pączkowanie wieloboczne, podział komórkowy)

3. Formują grzybnię

4. Nie wytwarzają ureazy, za wyjątkiem Schizosaccharomyces

5. Należą do gatunków, które fermentują lub nie sacharydy

6. 3 warstwowa ściana komórkowa (glukan, mannan)

7. Nie tworzą pigmentów

8. Biomasa barwi się na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego

9. % G+C = od 30 do 50%

Basidiomycetes

1. 3 rodziny

2. Tworzą basidiospory w procesie rozmnażania generatywnego

3. Rozmnażanie wegetatywne przez pączkowanie biegunowe

4. Formują grzybnię dikariotyczną podzieloną septami

5. Wytwarzają ureazę

6. Nie fermentują sacharydów

7. Ściana komórkowa (chityna, mannan) – budowa lamellarna

8. Rzadko tworzą pigmenty

9. Biomasa barwi się na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego

10. % G+C = od 40 do 70%

Deuteromycetes

1. 4 rodziny ( 13 rodzajów drożdży)

2. Nie obserwuje się cyklu rozmnażania płciowego – co jest główną cechą decydującą o przynależności do tej klasy

3. Wykazują cechy charakterystyczne zarówno dla 1, jak i 2.

Morfologia komórki drożdżowej:

- kuliste, elipsoidalne, cytrynkowate, butelkowate, cylindryczne, nitkowate.

O morfologii decydują: gatunek, stan fizjologiczny, warunki zewnętrzne i funkcja komórki w populacji.

1. Błona komórkowa

- grubość ok. 7 nm

- skład lipidów: fosfatydylocholina, fosfatydyloetanoloamina, fosfatydyloinozytol, fosfatydyloseryna, fosfatydyloglicerol + sterole (ergosterol, zymosterol)

- białka: zakotwiczenia cytoszkieletu, enzymy biosyntezy ściany komórkowej, białka sygnałowe, białka transportowe

Przestrzeń periplazmatyczna : 35 – 45 A (angsztremów), mannoproteiny – rozkładają większe cząsteczki na mniejsze, np. inwertaza

2. Ściana komórkowa

Długość ok. 100-200 nm. Jest bardzo gruba. Składa się głównie z polisacharydów (glukany, mangany, chityna)

3. Wnętrze

Cytoplazma – ściśle przylega do błony komórkowej

4. Substancje zapasowe

- wolutyna – o charakterze białkowym

- glikogen

- tłuszcz

Rozmnażanie wegetatywne:

1. Pączkowanie

2. Podział (rozszczepienie) [Endomycetaceae i Schizosaccharomycetaceae]

3. Tworzenie artospor

4. Tworzenie blastospor i balistospor (Basidiomycetes)

Chalmydospory – twory aseksualne służące tylko do przetrwania (Candida albicans) – nie służą do rozmnażania

Drożdże roszczepkowe - drożdże rozmnażające się przez rozszczepienie

Tworzenie artospor – grzybnia rozpada się na regularne, cylindryczne fragmenty.

Cechy hodowlane

- w podłożu płynnym drożdże rosną najczęściej jako zmętnienie, tworzą błonkę lub kożuszek, pierścień na powierzchni pożywki hodowlanej.

Flokuliny (np. lektyny mannozo specyficzne) – substancje dzięki którym one agregują (te drożdże)

- w przypadku pożywek zestalonych – ogromna różnorodność kolonii (gładkie, pomarszczone, mazistość - związana z zawartością lipidów i zapotrzebowaniem na Trp i Ala)

Mazistością charakteryzuje się np.: Cansenia spora

Cykl komórkowy

w jednej populacji mogą występować haploidy i diploidy. Drożdże występują jako 2 typy koniugacyjne: a i alfa. Haploidalny a i alfa mogą się rozmnażać w sposób wegetatywny. Może dojść do wytworzenia zygoty, która jest diploidalna (tylko kombinacja a-alfa). Wytwarzają ferromony. Zygota może też rozmnażać się wegetatywnie. Może zostać wzbudzona mejoza, dochodzi do sporo genezy. Spory kiełkują i tworzy się haploidalny a lub alfa.

Spory

- aktywne tworzenie spor zależy od wieku kultury drożdży, temperatury inkubacji, kwasowości pożywki, składu i natlenienia pożywki.

- w laboratorium – pożywki sporulacyjne (pełen skład, octan sodu zamiast sacharydów,) [ octan sodu jest niefermentowalny i występuje po to, by nie zachodziła fermentacja, tylko wytwarzanie spor.]

- liczba spor – zależna od gatunku (Schizosaccharomyces – 6, Klluyveromyces – 8). Zazwyczaj jest to 4.

- kształt typowy dla gatunku – ważna cecha diagnostyczna

- odporne na działanie warunków środowiska (temperatura i kwasowość)

Kiedy spora kiełkuje traci swoją odporność.

Podstawowe czynniki niezbędne do wzrostu:

1. Woda

Rozwijają się (drożdże) w środowisku o zawartości przynajmniej 30% wody. Sama komórka zawiera 85% wody. Mogą pobierać O₂ wyłącznie rozpuszczony w wodzie.

Gatunki halofilne – środowisko zasolone

Gatunki osmofilne i osmotolerancyjne – duża zawartość sacharydów, co za tym idzie podniesione ciśnienie osmotyczne, akumulują wtedy w komórce polihydroksyalkohole, np.glicerol.

2. Źródło węgla

- organiczne – monosacharydy, disacharydy (sacharoza), trisacharydy (rafinoza – do jej rozkładu jest potrzebny specjalny enzym, który umożliwia całkowity jej rozkład – melibioza), inne sacharydy – L-sorboza, D-ksyloza, L-arabinoza, celobioza, pektyna, skrobia rozpuszczalna

- alkohole – etanol, metanol, etanodiol, glicerol

- poliole – rybitol, arabitol, glucitol, galaktocitol – są to alkohole odcukrowe

- kwasy organiczne

- niekonwencjonalne źródła węgla

Trichosporon – degradacja hydroksyetylocelulozy

Debaromyces – degradacja kwasów D-glukuronowego, D-galaktoronowego i n-alkanów

Aureobasidium – degradacja celulozy, skrobi, pektyn, ksylanu, lignin

Candida – degradacja D-ksylozy, L,D-arabinozy, L-sorbozy, celulozy, trehalozy.

3. Źródła azotu

Pepton, ekstrakt drożdży, brzeczka – pożywka dla drożdży stosowana w browarnictwie, sole nieorganiczne – fosforany amonu, azotany, azotyny, aminokwasy.

4. Źródła fosforu

KH₂PO₄ (właściwości buforujące), K₂HPO₄ (niższe pH hodowli)

5. Źródła Ca i Mg

Woda wodociągowa lub destylowana suplementowana solami

6. Witaminy

Mezo-inozytol, kwas pantotenowy, biotyna, niacyna, tiamina, pirodoksyna.

7. Temperatury optymalne

25-28 stopni C, psychrofile –Candida psychrofila, termofile – Saccharomyces telluris. Najniższa zanotowana temperatura, w której żyły drożdże to 2 stopnie C, najwyższa – 46.

Drożdże mezofile są bardzo odporne na niską (bo w osłonach komórkowych zawierają zwiększoną ilość nienasyconych kwasów tłuszczowych) i wysoką (wytwarzają białka szoku cieplnego, które pomagają im przetrwać) temperaturę.

EUMYCOTA – GRZYBY WŁAŚCIWE

- potocznie – pleśnie

- organizmy wielokomórkowe

- cudzożywne: saprofity, komensale, symbionty, pasożyty.

Mają ogromne zdolności degradacyjne związków, silne alergeny, wytwarzają mik toksyny (np. alfatoksyny)

Korzyści – produkcja penicyliny, serów, kwasu cytrynowego

Grzyby strzępkowe

- charakter oligomorficzny i kosmopolityczny

- organizmy tlenowe

- chemoorganotrofy

- azot organiczny i nieorganiczny

- termofile, mezofile, psychrofile (wrażliwe na niską temp., odporne na wysoką)

- wilgotność graniczna 11-14 %, dla bakterii 20%

- niskie pH – pH 3-5

Ściana komórkowa jest sztywna, gruba i składa się z chityny. Plecha jest utworzona ze strzępek, zespół strzępek tworzy grzybnię.

Brak sept w strzępce – komórczak

Zarodniki

Niska zawartość wody, gruba ściana komórkowa.

Zarodnik nabiera wody, która uruchamia metabolizm komórki, zwiększa swoją objętość (procesy hydrolityczne), zaczyna się o. komórkowe, rozluźnia się ściana komórkowa, tworzy się strzępka rostowa, która dalej rozwija się. Każda strzępka rośnie do góry (wzrost apikalny). Na górze ściana komórkowa jest cieńsza niż gdzie indziej. Enzymy, materiały budulcowe, enzymy od syntezy protoplastu są transportowane pęcherzykami z dalszych części komórki właśnie na górę. Czasami tworzą się strzępki boczne, które są cieńsze i podporządkowane strzępce głównej.

Morfologia

Ściana komórkowa:

- wielocukry aminowe – chityny, chitozan

- wielocukry nieaminowe – celuloza, glukoza

Białka, lipidy.

Są 4 charakterystyczne warstwy ściany komórkowej:

1. Bezpostaciowy glukan (najgrubsza, najbardziej na zewnątrz) – 80 nm

2. Siateczka glikoproteinowa zawieszona w glukanie z białkami – 50 nm

3. Warstwa białkowa – 10 nm,

4. Chityna + białko – 20 nm

Rozmnażanie

Tak samo jak w przypadku drożdży

Rozmnażanie bezpłciowe – zarodniki – spory kiełkują – tworzą grzybnię, gdzie tworzą się zarodniki

Rozmnażanie płciowe – w zależności od gatunku wytwarzane są gamety, które mogą być haploidalne lub diploidalne.

Struktury służące do rozmnażania wegetatywnego – alamorficzne

Struktury służące do rozmnażania płciowego – telomorficzne

Klasyfikacja

Mastigomycetes

Zygomycetes

Ascomycetes

Deuteromycetes – pleśnie, nie rozmnażają się płciowo

Basidiomycetes

Zygomycetes – sprzężniaki

Grzybnia komórczakowa, rozmnażają się wegetatywnie za pomocą zarodników, które tworzą się w sporangiach, które tworzą się na strzępkach sporangionośnych

Mucor – grzybnia jasna i luźna, wysoka, z czasem zmienia kolor na brunatny. Zdolność do tworzenia chlamidospor. Mogą rosnąć w różnej postaci fizjologicznej. Mogą również rosnąć w postaci zmętnienia.

Drożdże mucorowe – to nie drożdże, to pleśnie

Występują jako zanieczyszczenie w mleczarniach. Mają silne właściwości lipolityczne. Powodują psucie się mięsa w chłodniach. Wytwarzają mikotoksyny szkodliwe dla człowieka.

Rhizopus – silne właściwości lipolityczne. Powodują psucie się owoców.