Плесневые грибы и дрожжи

1. Вступление

Мик­ро­ор­га­низ­мы – услов­ная груп­па, объ­еди­ня­ю­щая живых ор­га­низ­мов, ко­то­рые обыч­но не видны нево­ору­жён­ным гла­зом. Их раз­мер, как пра­ви­ло, менее 0,1 мм. Плес­не­вые грибы – раз­лич­ные грибы, об­ра­зу­ю­щие гриб­ни­цу без круп­ных, за­мет­ных нево­ору­жен­ным гла­зом пло­до­вых тел (Рис. 1). Плес­не­вые грибы рас­про­стра­не­ны по­все­мест­но. Они хо­ро­шо рас­тут в тёп­лых влаж­ных ме­стах, на пи­та­тель­ных сре­дах.

Рис. 1. Плесневые грибы

Та­ки­ми пи­та­тель­ны­ми сре­да­ми могут быть как раз­ла­га­ю­щи­е­ся жи­вот­ные и рас­ти­тель­ные остат­ки, так и про­дук­ты пи­та­ния че­ло­ве­ка, за­па­сы кор­мов, пред­ме­ты быта и т. д. Ино­гда по­ра­жён­ные про­дук­ты ста­но­вят­ся ядо­ви­ты­ми из-за ток­сич­но­сти вы­де­ле­ний гриба. Пле­сень по­ра­жа­ет за­па­сы зерна, со­ло­му и сено. От­дель­ные пред­ста­ви­те­ли опас­ны для стро­и­тель­ных и от­де­лоч­ных ма­те­ри­а­лов, осо­бен­но де­ре­вян­ных.

В неко­то­рых усло­ви­ях даже от­но­си­тель­но мир­ные плес­не­вые грибы могут пе­ре­хо­дить к па­ра­зи­ти­ро­ва­нию на ослаб­лен­ных жи­вот­ных и рас­те­ни­ях, вы­зы­вая ми­ко­зы (Рис. 2). Особо па­то­ген­ны­ми яв­ля­ют­ся неко­то­рые пред­ста­ви­те­ли рода Фу­за­ри­ум. Они вы­зы­ва­ют фу­за­ри­озы рас­те­ний и жи­вот­ных. Также они спо­соб­ны отрав­лять по­ра­жён­ные сель­ско­хо­зяй­ствен­ные рас­те­ния, после чего те нель­зя упо­треб­лять в пищу.

Рис. 2. Аспергиллез

Мно­гие плес­не­вые грибы вы­ра­ба­ты­ва­ют ве­ще­ства, угне­та­ю­ще или ток­сич­но дей­ству­ю­щие на дру­гие живые ор­га­низ­мы. В част­но­сти, ан­ти­био­ти­ки. Наи­бо­лее важ­ная роль плес­не­вых гри­бов – раз­ло­же­ние мерт­вой ор­га­ни­ки. 

2. Грибы рода Мукор

Мукор обы­чен в верх­нем слое почвы, часто по­се­ля­ет­ся на фрук­тах, ово­щах, на кон­ском на­во­зе. Ко­ло­нии обыч­но се­ро­го цвета. Они быст­ро рас­тут и могут до­сти­гать в вы­со­ту до несколь­ких сан­ти­мет­ров. Гриб­ни­ца му­ко­ра не имеет меж­кле­точ­ных пе­ре­го­ро­док. Фор­маль­но она со­сто­ит всего из одной силь­но раз­рос­шей­ся и раз­ветв­лен­ной клет­ки с мно­же­ством ядер в ци­то­плаз­ме (Рис. 3).

Рис. 3. Грибы рода Мукор

Раз­мно­жа­ет­ся мукор бес­по­лым (об­рыв­ка­ми гриб­ни­цы или спо­ра­ми) и по­ло­вым пу­тя­ми. Неко­то­рые нити гриб­ни­цы под­ни­ма­ют­ся вверх и рас­ши­ря­ют­ся на кон­цах. В этих чер­ных рас­ши­ре­ни­ях, по­хо­жих на го­лов­ки, об­ра­зу­ют­ся споры. Эти го­лов­ки на­зы­ва­ют спо­ран­ги­я­ми. После со­зре­ва­ния спор го­лов­ки ло­па­ют­ся, и споры раз­но­сят­ся вет­ром. Попав в бла­го­при­ят­ные усло­вия, они про­рас­та­ют в гриб­ни­цу. В по­ло­вом раз­мно­же­нии участ­ву­ют две ветви од­но­го или раз­ных ми­це­ли­ев. Неко­то­рые виды му­ко­ра спо­соб­ны вы­зы­вать бо­лез­ни жи­вот­ных – му­ко­ро­ми­ко­зы. Дру­гие ис­поль­зу­ют­ся для по­лу­че­ния ан­ти­био­ти­ков.

Мукор ки­тай­ский и неко­то­рые др. виды ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве за­квас­ки или для про­из­вод­ства со­е­во­го сыра.

3. Пеницилл

Так же, как и мукор, пе­ни­цилл по­се­ля­ет­ся на пи­ще­вых про­дук­тах и почве (Рис. 4). Гриб­ни­ца пе­ни­цил­ла со­сто­ит из вет­вя­щих­ся нитей, раз­де­лён­ных пе­ре­го­род­ка­ми на клет­ки. Споры рас­по­ло­же­ны не в го­лов­ках, как у му­ко­ра, а на кон­цах неко­то­рых гиф в мел­ких ки­сточ­ках.

Рис. 4. Гриб пеницилл

В клет­ках пе­ни­цил­ла об­ра­зу­ет­ся ве­ще­ство – пе­ни­цил­лин. Это ве­ще­ство не даёт мно­гим бак­те­ри­ям син­те­зи­ро­вать кле­точ­ные обо­лоч­ки и, таким об­ра­зом, при­во­дит их к ги­бе­ли. Пе­ни­цил­лин – пер­вый из из­вест­ных ан­ти­био­ти­ков, его от­кры­тие стало на­сто­я­щим пе­ре­во­ро­том в ме­ди­цине. Пе­ни­цилл спе­ци­аль­но раз­во­дят, чтобы по­лу­чать ле­кар­ства для ле­че­ния мно­гих бо­лез­ней.

4. Грибы рода Аспергилл

Грибы рода Ас­пер­гилл об­ра­зу­ют плос­кие пу­ши­стые ко­ло­нии (Рис. 5). Вна­ча­ле ко­ло­нии белые, а затем окра­ши­ва­ют­ся мно­го­чис­лен­ны­ми спо­ра­ми в раз­лич­ные цвета.

Рис. 5. Гриб Аспергилл

Гриб­ни­ца имеет меж­кле­точ­ные пе­ре­го­род­ки. Ас­пер­гил­лы рас­про­стра­ня­ют­ся спо­ра­ми, об­ра­зу­ю­щи­ми­ся бес­по­лым путём. Эти грибы очень устой­чи­вы к воз­дей­стви­ям внеш­ней среды. Чёр­ная пле­сень на сте­нах сырых по­ме­ще­ний – это пре­иму­ще­ствен­но ас­пер­гил­лы со спо­ра­ми (Рис. 6).

Рис. 6. Гриб Аспергилл

Неко­то­рые пред­ста­ви­те­ли рода могут вы­зы­вать за­бо­ле­ва­ния че­ло­ве­ка и жи­вот­ных (ас­пер­гил­лё­зы, рис. 2). Гри­бок про­ни­ка­ет внутрь ор­га­низ­ма и может по­ра­жать раз­лич­ные его си­сте­мы ор­га­нов. Для людей с на­ру­ше­ни­я­ми им­му­ни­те­та такие за­бо­ле­ва­ния опас­ны и даже могут быть смер­тель­ны. Дру­гие виды ас­пер­гил­лов ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся для син­те­за ли­мон­ной кис­ло­ты.

5. Дрожжевые грибы

Дрож­жи – услов­ная груп­па гри­бов, по­сколь­ку не все пред­ста­ви­те­ли род­ствен­ны друг другу. Эти мик­ро­ско­пи­че­ские грибы со­сто­ят из одной клет­ки, име­ю­щей форму ша­ри­ка (Рис. 7). Боль­шин­ство из них утра­ти­ли спо­соб­ность об­ра­зо­вы­вать гриб­ни­цу. Воз­мож­но, это свя­за­но с тем, что они живут в пи­та­тель­ных жид­ко­стях, бо­га­тых са­ха­ром.

Рис. 7. Дрож­же­вые грибы

Раз­ме­ры дрож­же­вых кле­ток обыч­но со­став­ля­ют 3–7 мкм в диа­мет­ре. Раз­мно­жа­ют­ся они поч­ко­ва­ни­ем. Сна­ча­ла на взрос­лой клет­ке по­яв­ля­ет­ся неболь­шая вы­пук­лость. Она уве­ли­чи­ва­ет­ся и пре­вра­ща­ет­ся в са­мо­сто­я­тель­ную клет­ку, ко­то­рая вско­ре от­де­ля­ет­ся от ма­те­рин­ской. Поч­ку­ю­щи­е­ся клет­ки дрож­жей по форме по­хо­жи на вет­вя­щи­е­ся це­поч­ки.

Ты­ся­чи лет че­ло­век ис­поль­зо­вал дрож­же­вые грибы для при­го­тов­ле­ния хлеба, пива, вина.

Пред­по­ла­га­ет­ся, что пиво егип­тяне на­ча­ли ва­рить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овла­де­ли тех­но­ло­ги­ей вы­печ­ки дрож­же­во­го хлеба. Для на­ча­ла сбра­жи­ва­ния но­во­го суб­стра­та люди ис­поль­зо­ва­ли остат­ки ста­ро­го. В ре­зуль­та­те в раз­лич­ных хо­зяй­ствах сто­ле­ти­я­ми про­ис­хо­ди­ла се­лек­ция дрож­жей.

Впер­вые дрож­жи уви­дел в оп­ти­че­ский мик­ро­скоп в 1680 году Ан­то­ни ван Ле­вен­гук, од­на­ко не рас­по­знал в них из-за от­сут­ствия дви­же­ния живых ор­га­низ­мов. И лишь в 1857 году ве­ли­кий уче­ный Луи Па­стер (Рис. 8) до­ка­зал, что спир­то­вое бро­же­ние – не про­сто хи­ми­че­ская ре­ак­ция, как счи­та­лось ранее, а био­ло­ги­че­ский про­цесс, про­из­во­ди­мый дрож­жа­ми.

Рис. 8. Л. Пастер

Дрож­жи сбра­жи­ва­ют сахар, вы­де­ляя спирт и уг­ле­кис­лый газ. Осво­бож­да­ю­ща­я­ся при этом энер­гия ис­поль­зу­ет­ся дрож­жа­ми для обес­пе­че­ния их жиз­не­де­я­тель­но­сти. Дрож­жи ис­поль­зу­ют для ды­ха­ния кис­ло­род, од­на­ко спо­соб­ны пе­ре­но­сить и его от­сут­ствие. Среди них нет ор­га­низ­мов, по­ги­ба­ю­щих под дей­стви­ем кис­ло­ро­да воз­ду­ха.

Пу­зырь­ки уг­ле­кис­ло­го газа, об­ра­зу­ю­щи­е­ся в тесте, де­ла­ют его лёг­ким и по­ри­стым.

Боль­шин­ство дрож­жей оби­та­ет на по­верх­но­сти пло­дов и ли­стьев, где они пи­та­ют­ся вы­де­ле­ни­я­ми рас­те­ний, нек­та­ром цве­тов, мя­ко­тью зре­лых пло­дов и ра­не­вы­ми со­ка­ми. Осо­бен­но бо­га­ты дрож­жа­ми ли­стья, по­ра­жён­ные тлёй. Дрож­жи по­сто­ян­но при­сут­ству­ют в ки­шеч­ни­ке и ходах дре­во­яд­ных на­се­ко­мых. Неко­то­рые виды рас­про­стра­не­ны также в почве и во­до­ё­мах.

Дрож­жи бо­га­ты бел­ка­ми (их со­дер­жа­ние может до­хо­дить до 66%) и ви­та­ми­на­ми. Дрож­жи чрез­вы­чай­но непри­хот­ли­вы, их можно вы­ра­щи­вать даже на от­хо­дах сель­ско­го и лес­но­го хо­зяй­ства. Их ис­поль­зо­ва­ние чрез­вы­чай­но вы­год­но для обо­га­ще­ния пищи че­ло­ве­ка и корма сель­ско­хо­зяй­ствен­ных жи­вот­ных.

Дрож­жи ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в ис­сле­до­ва­ни­ях по ге­не­ти­ке, мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, ци­то­ло­гии и био­хи­мии. Для уче­ных очень ценна воз­мож­ность быст­ро­го по­лу­че­ния боль­шо­го числа их кле­ток, дрож­жи – одни из самых быст­ро­пло­дя­щих­ся эу­ка­ри­от.

Неко­то­рые виды дрож­жей вы­зы­ва­ют за­бо­ле­ва­ния че­ло­ве­ка и дру­гих жи­вот­ных. Так, очень ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны кан­ди­до­зы (Рис. 9) – за­бо­ле­ва­ния, вы­зы­ва­е­мые дрож­жа­ми рода Кан­ди­да. Неко­то­рые дру­гие дрож­жи при­но­сят вред пи­ще­вой про­мыш­лен­но­сти. Они могут расти в при­сут­ствии вы­со­ких кон­цен­тра­ций прак­ти­че­ски любых кон­сер­ван­тов. Труд­но при­ду­мать неядо­ви­тое для че­ло­ве­ка ве­ще­ство, ко­то­рое уни­что­жа­ло бы эти грибы или хотя бы силь­но за­мед­ля­ло их раз­мно­же­ние.

Рис. 9. Кандидоз

«Хо­ро­шая» пле­сень

Плес­не­вые грибы до­ста­точ­но ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся че­ло­ве­ком.

Так, грибы из рода Aspergillus при­ме­ня­ют­ся для про­из­вод­ства ли­мон­ной кис­ло­ты из са­ха­ри­стых ве­ществ. Неко­то­рые плес­не­вые грибы ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве за­квас­ки. Так на­зы­ва­е­мые бла­го­род­ная гниль и бла­го­род­ная пле­сень ис­поль­зу­ют­ся для из­го­тов­ле­ния неко­то­рых цен­ных сор­тов вина и сыра. Так, для про­из­вод­ства зна­ме­ни­то­го сыра «Рок­фор» ис­поль­зу­ет­ся пле­сень Penicillium roqueforti. На опре­де­лён­ной ста­дии массу, ко­то­рая затем ста­нет де­ли­ка­тес­ным сыром, спе­ци­аль­но за­се­ва­ют спо­ра­ми этого гриба (Рис. 10).

Рис. 10. Сыр с пле­се­нью

Часто пле­сень по­ра­жа­ет пло­до­вые тела съе­доб­ных гри­бов и де­ла­ет их непри­год­ны­ми для сбора. Но есть виды пле­се­ни, оби­та­ю­щие в Се­вер­ной Аме­ри­ке, ко­то­рые при­да­ют по­ра­жен­ным пло­до­вым телам необыч­ный вкус. Такие грибы ста­но­вят­ся осо­бым де­ли­ка­те­сом.

Внеш­ний вид и стро­е­ние му­ко­ра на хлебе

Вы­рас­ти­те на хлебе белую пле­сень. Для этого на слой влаж­но­го песка, на­сы­пан­но­го в та­рел­ку, по­ло­жи­те кусок хлеба, на­крой­те его дру­гой та­рел­кой и по­ставь­те в теп­лое место. Через несколь­ко дней на хлебе по­явит­ся пушок, со­сто­я­щий из тон­ких нитей му­ко­ра. Рас­смот­ри­те в лупу пле­сень в на­ча­ле её раз­ви­тия и позд­нее, при об­ра­зо­ва­нии серых го­ло­вок со спо­ра­ми.

Мик­ро­пре­па­рат му­ко­ра

По уже из­вест­ной вам по ла­бо­ра­тор­ным ра­бо­там ме­то­ди­ке при­го­товь­те мик­ро­пре­па­рат плес­не­во­го гриба му­ко­ра. Рас­смот­ри­те его при малом и боль­шом уве­ли­че­нии. Най­ди­те гриб­ни­цу, спо­ран­гии и споры. За­ри­суй­те стро­е­ние ко­ло­нии гриба мукор и под­пи­ши­те на­зва­ния её ос­нов­ных ча­стей.             

Чай­ный гриб

Чай­ный гриб – сим­би­оз дрож­жей и ук­сус­но­кис­лых бак­те­рий. Виды мик­ро­ор­га­низ­мов, со­став­ля­ю­щие тело гриба, могут раз­ли­чать­ся в за­ви­си­мо­сти от места про­ис­хож­де­ния. Гриб пред­став­ля­ет собой тол­стую сло­и­стую сли­зи­стую плён­ку, пла­ва­ю­щую на по­верх­но­сти слад­ко­го чая или сока (Рис. 11).

Рис. 11. Чай­ный гриб

Дрож­жи сбра­жи­ва­ют сахар с об­ра­зо­ва­ни­ем спир­та и уг­ле­кис­ло­го газа. Бак­те­рии, в свою оче­редь, пи­та­ют­ся спир­том и вы­де­ля­ют ук­сус­ную кис­ло­ту. В итоге слад­ко­ва­тый чай пре­вра­ща­ет­ся в кис­ло-слад­кий, слег­ка га­зи­ро­ван­ный на­пи­ток.

 Чай­ный гриб – не ор­га­низм, а целое со­об­ще­ство, его рост прак­ти­че­ски неогра­ни­чен. Он скло­нен за­пол­нять всю сво­бод­ную по­верх­ность пи­та­тель­ной среды. По­это­му в про­мыш­лен­ных усло­ви­ях чай­ный гриб может до­сти­гать вну­ши­тель­ных раз­ме­ров и веса до 100 кг.

В Китае чай­ный гриб был из­ве­стен уже около 250 г до н.э. «Чай­ный квас» был из­ве­стен в За­бай­ка­лье ещё в XIX веке как ле­чеб­ное сред­ство. На­стой чай­но­го гриба со­дер­жит ор­га­ни­че­ские кис­ло­ты, фер­мен­ты, спирт, ви­та­ми­ны, сахар и ко­фе­ин.

Вопросы к конспектам