Pomocí forem a kvasnic
Z obrovského království hub, které čítají více než 100 tisíc druhů, jsou plísně a kvasinky nejneobvyklejšími druhy. Potenciál a rozsah jejich použití lidmi je extrémně široký. Ale kromě těch, kteří jsou užiteční a mohou sloužit pro dobro, je mezi nimi mnoho, jejichž poškození ovlivňuje různé sféry existence.
Pomocí forem a kvasnic
Historie výzkumu
Vynález mikroskopu umožnil lidem studovat malé živé organismy. Holanďan Anthony van Leeuwenhoek je považován za objevitele mikrosvěta, ačkoli první mikroskop navrhl G. Galileo. A. Levenguk jako první popsal typy a formy mikroorganismů. Tato studie postupně vyústila v celou vědu, která studuje jejich strukturu, prostředí, podmínky pro růst a reprodukci, což se nazývá mikrobiologie. Za zakladatele mikrobiologie je považován francouzský vědec L. Pasteur, který objevil schopnost mikroorganismů nejen zpracovávat zbytky mrtvých organických sloučenin, ale také čistit vodu a půdu. Také dokázal, že houby a kvasinkové organismy jsou schopné vykonávat funkce prospěšné pro člověka a způsobovat škodu.
S rozvojem mikrobiologie došlo k mnoha důležitým objevům ruských vědců: L.S.Tsenkovsky, I.I. Mechnikov, N.F. Gamaleya, D.I.Ivanovsky a další. S jejich pomocí byl poprvé položen základ doktríny antibiotik a objevila se věda, která studuje viry - virologii.
V současné době je věnována spousta času a úsilí studiu plísní, kvasinek, jejich použití a vlivu a otevírá nové příležitosti pro jejich použití v mnoha odvětvích národního hospodářství.
obecné charakteristiky
Houby jsou chutné a zdravé dary přírody, nacházejí se v lesích a na loukách, mají velké plodnice. Věda však nezná méně užitečných a rozmanitějších nalezených zástupců tohoto království - formy plísní.
Objevily se asi před 200 miliony let.
Některé odrůdy jsou myceliální, skládající se z vláknitých útvarů (jednoduchých nebo mnohobuněčných) - hyf.
Ostatní - na kvasinky (kulaté buňky) se množí pučíním.
A poslední druhy - makromycety - jsou podle našeho chápání tradiční houby.
Plísňové houby
Plísně jsou mikroskopické houby, které nelze vidět pouhým okem.
Jejich běžný název je micromycetes - skupina hub patřících do nižší a částečně vyšší. Podle druhu jídla jsou to saprotrofové. Jejich hlavní charakteristikou je schopnost zpracovat zbytky živých organismů a přeměnit je na organické a anorganické sloučeniny. Mezi nimi se ale také vyskytují paraziti, například vyčerpaně penicilus, usazující se na povrchu jablek a způsobující měkkou hnědou hnilobu.
Distribuce v přírodě je téměř všudypřítomná. Je těžké přeceňovat jejich význam v koloběhu hmoty a energie v biosféře. Nejsou vybíraví ohledně životních podmínek: hlavní věcí pro ně je teplo, vysoká vlhkost a živné médium. Jejich kolonie jsou schopné infikovat organické a anorganické látky a vytvářet charakteristické plaky.
Irina Selyutina (biologka):
Charakteristickým rysem plísní je tvorba plísní na živinách. Může se podobat pavučině, může být načechraný nebo zaprášený a má různé barvy. Název houby je často spojován s barvou plaku: šedá plíseň, zelená plíseň, černá plíseň atd. Tvar a barva formy jsou systematické rysy. Jednou z nezbytných podmínek pro vznik plísní je dostatečná vlhkost živného substrátu a vysoká relativní vlhkost okolního vzduchu. Většina plísní jsou saprofyty, ale jsou mezi nimi i volitelní paraziti rostlin, zvířat a lidí. Vyznačují se velmi širokou škálou enzymů, díky nimž mohou žít z různých živin.
Struktura většiny forem, navzdory rozmanitosti jejich druhů, má společné rysy. Jejich mycelium má mnoho větví, aniž by vytvářelo velké plodnice. Jejich vegetativní tělo se skládá z velkého počtu tenkých vláken - hyf, šířících se na povrchu nebo uvnitř zbytků živého organismu. Kromě toho může zabírat velké plochy a rychle růst. Jsou to eukaryoty, to znamená, že jejich buňky obsahují jádro a genetický aparát, na rozdíl od prokaryot, ke kterým bakterie patří. Jejich buňky neobsahují chlorofyl, který rostlinám dodává jejich zelenou barvu a schopnost přeměňovat oxid uhličitý na živiny.
Reprodukují se následujícími způsoby:
- vegetativně: části mycelia, které se šíří a začínají existovat v živném médiu jako samostatný organismus;
- sexuálně: když se dvě pohlavní buňky spojí a vytvoří zygotu;
- nepohlavní: s tvorbou několika typů spor.
Droždí
Kvasinky k životu potřebují kyslík
Kvasinky patří k jednobuněčným houbám, existuje více než 1500 druhů zástupců ascomycet a basidiomycet. Jsou považovány za jeden z nejstarších organismů pěstovaných lidmi. Nemají mycelium. Tvar buňky je odlišný a velikosti se pohybují od 6 - 12 mikronů do 40 mikronů. Jedná se o zástupce organotrofních eukaryot, kteří používají organickou hmotu k výživě za účelem získání uhlíku a energie pro život.
Liší se tím, že jsou náročnější na nutriční podmínky než plísně. Pro život těchto jednobuněčných organismů je kyslík nezbytný, ale při jeho nepřítomnosti dostávají energii z alkoholů vytvořených během fermentačního procesu. Za anaerobních podmínek se mohou živit pouze glukózou a za aerobních podmínek používají uhlovodíky, organické a aromatické sloučeniny, alkoholy a tuky.
Kvasinky se množí dělením nebo pučíním nebo sexuálně a tento proces za optimálních podmínek probíhá vysokou rychlostí. Rozdělení a pučící se děje prostřednictvím formace a jak roste, oddělování od mateřské buňky nové, která narostla do určité velikosti.
Druhy plísní a kvasnic
Klasifikace forem známá vědě zahrnuje více než 300 odrůd. Taxonomie nejslavnějších z nich má následující popis:
- Penicilli: nejznámější vyšší představitelé rodu existujících plísní. Vyskytují se na různých místech, jejich přirozeným prostředím je půda. Zahrnuje druhy krmením - saprotrofy a slabé parazity. Rozdělení je založeno na strukturních vlastnostech konidioforů a závisí na vrstvení kartáčů s konidiemi. Antibiotikum penicilin je jedním z jejich nejznámějších produktů. V roce 1929 g.Skotský mikrobiolog A. Fleming nejprve odhalil antibakteriální účinek u zástupce rodu a izoloval z něj látku, která byla pojmenována „penicilin“. Plodnice asi 40 jejich druhů vypadají jako klestothecie, viditelné bez zvláštních optických prostředků a s různými barvami. Jeho mycelium je rozvětvené a průhledné. Reprodukuje spory.
- Aspergillus: vyšší aerobní formy, které tvoří nadýchané ploché kolonie. Mycelium má septa a šíří se spórami. Extrémně odolný vůči vlivům prostředí. Upřednostňují substráty obohacené kyslíkem a uhlíkem - polysacharidy a monosacharidy, infikují také druhy obsahující škrob, které se nacházejí na chlebu a jiných potravinářských výrobcích. Houby Aspergillus se od penicil liší tím, že jejich plodná vlákna na vrcholcích mají zesílení s výrůstky podobnými tyči, obecně připomínající „chlupatou hlavu“. Právě z těchto výrůstků se oddělují spórové řetězy.
- Mukor: rod nižších plísní rozšířený v půdě, jehož mycelium je jedna velká rozvětvená vícejaderná buňka bez oddílů. Horní část každého ze svých bezbarvých sporangioforů, dosahujících několika centimetrů, končí černou hlavou, ve které spóry dozrávají. Tyto houby vytvářejí na potravinách plísně a vyznačují se schopností působit mykózy (plísňové choroby). Mukors jsou saprotrofové podle druhu jídla.
- Fusarium: anamorfní plísňová houba, zástupce rodu Ascomycotaceae. Jeho druhy způsobují značné škody na národním hospodářství a ovlivňují rostliny a zvířata. Způsobují různé nemoci souhrnně známé jako fusarium... Některé se mohou vyvinout v symbióze s rostlinami, žijí na svých kořenech a produkují uvolňování látek, které mají na rostlinu příznivý účinek.
Kvasinkové houby jsou rozděleny do skupin podle způsobu reprodukce a některých dalších charakteristik. Existují nesporogenní nebo asporogenní a sporogenní nebo sporogenní. První z nich se často nazývají kvasinkové a rozlišují se tyto rody:
- Candida: tvoří falešné mycelium a množí se pučíním.
- Torulopsis: má kulaté a oválné buňky, netvoří pseudomycelium a špatně fermentuje uhlohydráty, což jsou často škůdci.
- Rodotorula: množí se na jídle a tvoří pigmenty - červené, žluté, růžové a černé.
Rodiny se liší od oddělení spór tvořících kvasinky:
- Saccharomycetes: se vyznačují schopností fermentovat cukry
- Schizosaccharomycetes: používá se ve fermentačním průmyslu (při výrobě alkoholických nápojů, alkoholu, octa, kvasnic atd.)
- Kód cukru: patří k škůdcům tohoto odvětví.
Lidské použití
Formy se používají v mnoha oblastech lidské činnosti. Jejich role je obzvláště důležitá v potravinářském průmyslu a medicíně.
Ne vždy však přinášejí výhody, přinášejí škody a ztráty, nutí utrácet spoustu finančních prostředků, úsilí v boji proti nim a jejich ničivý dopad.
V potravinářském průmyslu
Kvasinky si našly cestu do vaření
Plísně a kvasnice se používají v potravinářském průmyslu.
Při pečení se používá droždí - dodává chlebu pórovitost, další výživové vlastnosti a prodlužuje dobu uchování čerstvosti. A přidaný amylázový enzym, vylučovaný plísní, zlepšuje jeho aroma a chuť. Současně další enzym - invertáza - zvyšuje trvanlivost cukrářských výrobků.
Pro výrobu alkoholu se používá speciální kvasinková houba izolovaná z řas a pro víno - čisté kultury určitého druhu kvasinek, které jí dodávají zvláštní chuť a aroma.
Při výrobě sýrů a fermentovaných mléčných výrobků se používají kvasinkové kultury a některé druhy plísní. Spolu s bakteriemi se houby podílejí na fermentaci mléka za účelem výroby kefíru.Při výrobě sýrů se k jejich fermentaci používají houby rodu Torula. A jejich zástupce z klanu Penicillum, tzv. „Noble mold“ je nepostradatelný pro získání odrůd „Camembert“, „Roquefort“ a „Brie“, které jim dodávají charakteristickou strukturu (s přítomností modravé formy v tloušťce sýrové hmoty) a jedinečnou chuť.
Kvalitu masa a rybích produktů zvyšuje enzymatická proteináza houbového původu. Ze syrového a houževnatého masa nebo ryby špatné kvality vyrábí jemný a měkký produkt, který také zlepšuje jeho chuť. Kvasinková houba rodu Torulopsis přidaná do másla neumožňuje, aby byla ovlivněna jinými druhy plísní, které významně zhoršují její chuť a zkracují trvanlivost. A aspergillus, jehož konidie vypadají jako černá plíseň, produkuje kyselinu citrónovou.
V zemědělství a dalších průmyslových odvětvích
V zemědělství se také široce používají plísně a látky z nich odvozené. Trichodermin získaný z nich úspěšně inhibuje růst patogenních mikroorganismů, které infikují rostliny. V boji proti nim se používají některé druhy plísní, které jsou nebezpečné pro hmyzí škůdce. Některé houby rodu Fusarium podporují růst rostlin a zvyšují jejich produktivitu.
Mezi nimi je však také mnoho parazitů odpovědných za znehodnocení a zkrácení trvanlivosti produktů, které během své životně důležité činnosti emitují toxiny. Mohou dokonce spontánně zapálit hořlavé produkty - seno, slámu, pícniny. V boji proti nim se používají pesticidy.
Lékařské použití
Formy jsou lidmi široce používány pro léčebné účely. Pomoc jejich zástupce, penicilinu, je neocenitelná při výrobě antibiotika penicilinu, jehož vzhled pomohl zachránit zdraví milionů lidí. Dnes je jednou z nejpopulárnějších a nejúčinnějších skupin cefalosporiny. Rozvoj mikrobiologie umožnil provádět testy, při kterých se ošetřením plísní chemickými mutageny získaly jejich nové formy - ancomycety, které produkují penicilin, streptomycin a produkují další antibiotika ve velkém množství.
Neméně důležité léky odvozené od plísní jsou statiny používané ke snížení hladiny cholesterolu a léčbě aterosklerózy.
Neméně důležité je použití kvasinek v medicíně. V sušené formě se používají k získání léků a doplňků stravy, v tekuté formě se používají k léčbě alergií a obnovení mikroflóry gastrointestinálního traktu.
Patogenní houby a kontrolní opatření
Podmínky teploty a vlhkosti našich domů jsou v některých případech dobré pro reprodukci a život plísní.
Osoba má často alergickou reakci na plísně. Účinkem černé plísně v domácnosti je uvolňování toxinů. Vstupují do dýchacích cest, podkopávají zdraví a vyvolávají různé komplikace. Aby se zničila černá plíseň, dezinfekce se provádí pomocí prostředků, které ničí škodlivé kmeny, a opatření k boji proti vlhkosti.
Otrava plesnivým jídlem je také nebezpečná. Nejnebezpečnější z nich je žlutá houba Aspergillus, která má tendenci růst na různých potravinových substrátech - luštěniny a olejnatá semena, kakao, káva, sušené ryby, džem.
I při špičkové výrobě polymerních materiálů je důležitým úkolem chránit je před biologickým poškozením patogenními plísněmi. Stanovení parametrů odolnosti polymerů vůči těmto látkám pomáhá zabránit jejich degradaci a prodloužit životnost.
Závěr
Informace o vývoji vědy mikrobiologie a jím odhalená fakta jsou neustále aktualizovány. Lidským úkolem je nasměrovat vlastnosti forem správným směrem.
