Особенности дрожжей и дрожжеподобных грибов

Дрожжи – это одноклеточные грибы, не образующие мицелия, и относящиеся к классу сумчатых грибов - аскомицетов. Типичным способом вегетативного размножения является почкование. Деление клеток встречается редко. В природе дрожжи встречаются всюду, где есть сахаросодержащие жидкости: в нектаре цветов, на плодах и ягодах, листьях растений, в почве садов и виноградников.

Дрожжи имеют огромное значение в пищевой промышленности благодаря способности превращать сахар в спирт и углекислоту. За эту особенность их часто называют сахарными грибами или сахаромицетами.

С другой стороны, развитие дрожжей в пищевых продуктах вызывает их порчу (вспучивание, изменение запаха и вкуса).

Форма и размеры дрожжей могут заметно изменяться в зависимости от условий развития, а также от возраста клеток. Чаще встречаются дрожжи округлой формы или эллиптической. Размеры дрожжевых клеток не превышают 10-15 мкм.

Вирусы и фаги

Вирусы отличаются от микроорганизмов меньшими размерами. Средние из них имеют размер 35-125 нм, а самые крупные 300-400 нм. Обнаруживаются только при помощи электронного микроскопа. Вирусы не являются самостоятельными организмами, т.к. они не могут расти вне клетки хозяина. Вирусы обладают небольшим набором ферментов и для их роста пригодны вещества, содержащиеся в живых клетках. Размножаясь в клетках хозяина, вирус вызывает их гибель, заражает соседние клетки.

Патогенные для животных и человека вирусы вызывают ряд болезней: натуральную и ветряную оспу, корь, бешенство, грипп, полиомиелит, ящур, жёлтую лихорадку.

Строение вирусов чаще всего симметричное - в виде палочек и многогранников. Генетический материал (ДНК или РНК) окружён белковой оболочкой, состоящей из множества идентичных частиц (субъединиц от 252 до 812), сгруппированных по законам кристаллографии. В основу классификации вирусов положен тот факт, что вирусы содержат нуклеиновые кислоты какого-нибудь одного вида - ДНК или РНК и по этому признаку разделяются на две группы.

К группе РНК- вирусов принадлежат мелкие вирусы с размером 17-30 нм, вызывающие полиомиелит, ящур, так и вирусы с более сложным строением и довольно крупными размерами 80-200 нм, вызывающие корь, грипп.

Группа ДНК- вирусов имеет совершенно другое строение. Вирус натуральной оспы имеет форму параллелепипеда и оболочку из двойного слоя белка.

Вирусы, поражающие бактерии, называются бактериофагами или просто фагами.

Физиология микроорганизмов

Физиология - это наука о питании, дыхании, росте и развитии микроорганизмов и получении энергии для осуществления этих процессов.

Знание физиологии дает возможность эффективно влиять на микробиологические процессы при хранении и переработке пищевого сырья, регулировать жизнедеятельность микроорганизмов на различных стадиях получения пищевых продуктов, управлять культивированием микробных клеток с целью синтеза биомассы или биологически активных веществ, находить способы борьбы с микробами- вредителями.

Химический состав микроорганизмов

Основными химическими элементами, входящими в состав клеток микроорганизмов, являются углерод, азот, кислород, водород и минеральные элементы. Они составляют основу органического вещества клетки. На долю углерода приходится 45-50%, кислорода - 20-30%, азота 7-14%, водорода 6-10%. Содержание минеральных веществ составляет от 2 до 14% СВ клетки. Из разных элементов и их соединений микроорганизмы синтезируют белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины и т.д.

Вода

Содержание ее в вегетативных клетках составляет 70-85%, в спорах около 40-50%. Содержание воды в клетках разных микроорганизмов колеблется в зависимости от их вида, возраста, состава среды обитания. Вода имеет важное значение в жизни организма. Все вещества поступают в клетку только с водой, с ней же удаляются продукты обмена. Внутриклеточная вода находится в свободном (82-85%) и связанном состоянии (5-8%).

Свободная вода является средой для коллоидных веществ и растворителем для кристаллических органических и минеральных веществ микробной клетки. В свободной воде как в реакционной среде протекают все основные биохимические процессы. Вода включается во многие химические реакции и выделяется в процессе дыхания. Вода является источником водорода и гидроксильных ионов, а также активным преобразователем химических веществ.

Связанная вода - это структурный элемент цитоплазмы. Она прочно связана с поверхностью макромолекул (белками, полисахаридами, нуклеиновыми кислотами). Не замерзает даже при температуре -70оС.

Потеря свободной воды влечет за собой высыхание клетки и более или менее глубокие изменения обмена веществ. С потерей связанной воды нарушаются клеточные структуры и наступает смерть клетки.

Биомасса микроорганизмов содержит 15-30% СВ. Сухие вещества состоят из органических веществ (85-98%) и минеральных веществ.

Белки

Являются основным компонентом органических веществ, содержание белков составляет (в % СВ): у бактерий-50-80; актиномицетов - 55-70; дрожжей-45-60; грибов-0-50; вирусов-40-90. Белки как конструктивный элемент входят в состав цитоплазмы, ядра, стенок, мембран и других органелл клетки и выполняют многие жизненно важные функции. Многие из белков являются ферментами - органическими катализаторами процессов обмена веществ, протекающих в клетках микроорганизмов. Лишь в некоторых случаях белки аминокислот служат энергетическим материалом или откладываются в виде метахроматиновых гранул.

Нуклеиновые кислоты

Это высокомолекулярные органические соединения, играющие важную роль в процессах роста и размножения микроорганизмов, участвующие в передаче наследственных признаков.В зависимости от того, какой углевод входит в состав нуклеиновой кислоты - дезоксирибоза или рибоза, различают дезоксирибонуклеиновую кислоту -ДНК, состоящую из аденина, гуанина, цитозина, тимина, дезоксирибозы и фосфорной кислоты, и рибонуклеиновую кислоту- РНК, в состав которой входят аденин, гуанин, цитозин, урацил, рибоза и фосфорная кислота. Известны три типа РНК-матричная или информационная (мРНК), рибосомальная (рРНК) и транспортная (тРНК).

Углеводы

Как структурный элемент они входят в состав клеточных стенок, капсул, слизистых оболочек, запасных веществ. К ним относятся маннаны, глюканы, гликоген, хитин, крахмал, декстран, целлюлоза, многоатомные спирты; сахара рибоза и дезоксирибоза и др. Некоторые углеводы находятся в связанном состоянии с белками и липидами, другие - в свободном, и в этом случае они используются в качестве энергетического материала, а также для синтеза белков и жиров.

Липиды

Они находятся в клетках микроорганизмов в свободном состоянии в виде включений (резервные вещества) и в связанном, являясь строительной частью мембран и стенок. Это важный энергетический источник. Липиды состоят из нейтральных жиров и жироподобных веществ (липоидов).

Минеральные вещества

Входящие в состав клеток минеральные вещества представлены макроэлементами и микроэлементами.

К макроэлементам относятся сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо.

К микроэлементам относятся хлор, силиций, бор, цинк, медь, марганец, молибден, кобальт и др.

Минеральные вещества играют важную роль в строении макромолекул белков, нуклеиновых кислот, ферментов; влияют на направленность и скорость биохимических реакций; являются стимуляторами роста. Растворы минеральных веществ поддерживают нормальный уровень внутриклеточного осмотического давления.

Витамины

Эти органические вещества, содержащиеся в микробных клетках, входят в состав многих ферментов и являются необходимыми для нормального обмена веществ и жизнедеятельности. Потребность в витаминах и витаминоподобных веществах невелика - от 0, 1 до 5 мкг/л. Состав и содержание витаминов в биомассе зависят от вида микроорганизмов и условий выращивания.

В силу своей необходимости организму витамины относятся к так называемым факторам роста. Факторами роста являются также пурины, пиримидины и их производные ( от 10 до 20 мкг/л), используемые для построения аминокислот, и аминокислоты (от 20 до 50 мкг/л), участвующие в биосинтезе белков.

Ферменты

Эти биологические катализаторы белковой природы участвуют во всех разнообразных и многоплановых биологических процессах обмена веществ, роста, развития и размножения живых клеток. Они характеризуются высокой каталитической активностью и строгой специфичностью.

Ферменты имеют сложное строение: одни состоят только из белка, другие из белка и небелкового компонента - кофактора или простетической группы. Кофакторами являются витамины - В₁, В₂, В₆, В₁₂, С, Н, К, Е и др., в простетическую группу входят минеральные вещества (железо, медь и др.).

Активность ферментов определяется небелковым компонентом. Активность и скорость реакций зависят от различных факторов: температуры и реакции среды (рН), наличия в среде определённых химических веществ-стимуляторов ферментов или ингибиторов.

Специфичность ферментов определяется белковой частью и объясняется тем, что каждый фермент способен избирательно влиять только на определённые связи в сложных молекулах или на определённое вещество.

Каждый организм обладает определённым набором ферментов, что зависит от его физиологических свойств. Ферменты, выделяемые живыми микробными клетками во внешнюю среду и служащие для внеклеточного разложения сложных веществ среды (полисахаридов, белков, жиров и т.д.), называются экзоферментами. Ферменты, не выделяющиеся при жизни клетки в окружающее пространство, прочно связанные с клеточными структурами (митохондриями, ЦПМ и др.), участвующие только во внутриклеточных процессах обмена веществ, называются эндоферментами.

Ферменты разделяют также на конститутивные (всегда присутствуют в клетке) и адаптивные (вырабатываются клеткой только в ответ на изменившиеся условия среды).

Питание микроорганизмов происходит в процессе постоянного обмена веществ между организмом и внешней средой - метаболизма.

Питательные вещества поступают в клетку из внешней среды и используются как энергетический источник.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: