post

Дрожди – видове, характеристики и приложение

Дрожди – едноклетъчни еукариотни организми, принадлежащи към царство Гъби.

Откриване и класификация

Пръв холандският учен и основоположник на микроскопията Антон ван Льовенхук през 1680 г. наблюдава дрожди под светлинен микроскоп. Той не осъзнава клетъчната природа и значимостта на откритието си. След дълъг период на колебания сред учените дали дрождите са гъби или водорасли, през 1837 г. германецът Теодор Шван установява принадлежността им към царство Гъби. В наши дни едва около 1% от видовете дрожди са познати и проучени.

Терминът дрожди не отговаря на конкретна таксономична единица, а обединява видови представители на различни типове: Ascomycota (торбести гъби) и Basidiomycota (базидиеви гъби).

Особености

Отделните видове дрожди се характеризират с най-различни форми (сферични, бухалковидни, лимоновидни и др.) и размери, но повечето от тях имат среден диаметър 3-4 µм. Дрождевите клетки притежават повечето характеристики на гъбните клетки.

Важна особеност е наличието на клетъчна стена, изградена от полизахарида хитин. Някои представители на дрождите образуват псевдохифи. Това са нишки от много пъпкуващи единични клетки, като отделните клетки се разделят от стеснени участъци. Псевдохифите не бива да се бъркат със същинския мицел, какъвто образуват повечето гъби. При него клетките в хифите се разделят от напречна преграда.

В природата дрождите обитават топли и влажни места, с достъп до въглехидратни източници. Ето защо често можем да открием дрожди по повърхността на плодовете, листата и корените на раститенията, в нектара на цветовете и в почвата. По повърхността на 100 здрави гроздови зърна се намират около 22 милиона дрождеви клетки.

Дрожди обитават повърхността на много храни – мляко, салами, плодови сокове и други. Някои видове дрожди са част от чревната микрофлора на животните и човека. Част от представителите на дрождите (род Candida например) могат да се заселват и по кожата и лигавиците на различни части от човешкото тяло, действайки като патогени.

Дрожди – хранене и метаболизъм

Като представители на царство Гъби, дрождите имат хетеротрофен тип хранене. Те използват органични съединения като източник на енергия и донор на електрони, поради което се класифицират като хемоорганотрофни организми. Повечето дрожди използват предимно хексозни и по-рядко пентозни захари, алкохоли и органични киселини като хранителни източници.

В лабораторни условия дрождите се отглеждат на твърди агарови среди или в течни бульони, с картофена декстроза. По-голямата част от техните представители са аеробни организми, т.е. имат нужда от кислород, за да съществуват. Някои видове са факултативни анаероби – съществуват анаеробно, но имат запазени механизми за аеробен метаболизъм.

Репродукция при дрождите

Подобно на другите гъби,  дрождите могат да се размножават полово и безполово, в зависимост от това какви са условията на средата.

Пъпкуване

Когато дрождите се намират в среда с достатъчно наличие на въглехидратни източници, предпочитаният начин за размножаване е вегетативен – т. нар. пъпъкуване. При процеса пъпкуване на повърхността на майчината клетка се образува издатина, която постепенно нараства, докато накрая се формира като нова дъщерна клетка.

След отделянето на дъщерната клетка по клетъчната стена на майчината остават елипсовидни белези на мястото на пъпкуването. Мястото на пъпкуване върху майчината клетка, от своя страна се определя още в края на G1 периода от интерфазата. Спрямо него се детерминира и изменя клетъчния поляритет. Контрактилен пръстен от актин и миозин оформя мястото на пъпкуване на новата клетка.

Процесът на предаването на генетичния материал от майчината в дъщерната клетка има някои особености. Ядрената обвивка не се разпада по време на митозата. Поради това вместо центрозоми, дрождите имат т.нар. полярни телца на делителното вретено. Тези образувания остават в ядрената обвивка по време на ядреното делене. Те образуват микротубули както навън към цитоплазмата, така и навътре в самото ядро.

По време на анафазата сестринските хроматиди се раздалечават, като единият комплект заедно с част от кариоплазмата и ядрената обвивка става част от дъщерната клетка, оформяща се по повърхността на другата. Краят на митозата настъпва, когато едното дъщерно ядро премине в оформената дъщерна клетка. Дъщерната клетка се отделя окончателно от майчината, когато между двете се образува т. нар. септум – напречна преграда.

Този тип митоза се нарича затворена поради факта, че ядрената обвивка остава непокътната по време на деленето. Характерно за пъпкуването е, че получената дъщерна клетка е с по-малки размери (около 2/3) в сравнение с тези на майчината. При някои видове дрожди (например Schizosaccharomyces pombe) вегетативното делене е напречно делене, при което се получават две дъщерни клетки с еднакви размери.

Образуване на спори и конюгация

При стресови и неблагоприятни условия на заобикалящата среда (например недостатъчно въглехидратни ресурси, оксидативен стрес и др.) дрождите могат да образуват спори. Спорообразуването включва процеса мейоза, в резултат от който от диплоидна клетка се получават хаплоидни спори.

дрожди, конюгация, пъпкуване

дрожди – 1. пъпкуване, 2. конюгация и 3. спори; източник на изображението Уикипедия

При вида Saccharomyces cerevisiae обичайно се образуват четири спори. При други видове, чрез последваща серия от митотични деления, спорите могат да достигнат 12 и повече броя. Всяка от спорите има своя собствена клетъчна мембрана и клетъчна стена, които ги отделят от цитоплазмата на майчината клетка.

Под формата на спори дрождите могат да преживеят неблагоприятните условия. Когато попаднат при по-добри такива, те са способни да продължат своя жизнен цикъл. Тогава хаплоидните спори започват да се сливат по двойки, при условие, че между тях съществува съвместимост. Процесът е познат като конюгация. Той стартира със сливане на специализирани заострени израстъци по повърхностите на двете конюгиращи спори. Следва сливането на клетъчните мембрани, цитоплазмите и накрая на ядрата на спорите.

Резултатът е една диплоидна клетка, която при нормални условия на средата може да продължи размножаването си чрез пъпкуване, а при стресови условия – да премине към образуване на спори.

Приложение на дрожди в хранително-вкусовата промишленост

Човекът използва дрождите за своите нужди още от Древността. Много исторически артефакти сочат, че древните жители на Египет и Месопотамия са владеели производството на бира, вино и хляб, за което са нужни дрождите. Едва през XIX век обаче учените, в това число и прочутият Луи Пастьор, доказват, че ферментационните процеси се осъществяват не от химични катализатори, а от живи организми. В днешно време е добре известна ключовата роля на дрождите в тези процеси и те са неизменна част от хранително-вкусовата промишленост. Процесът, чрез който дрождите спомагат за производството на бира, вино и хляб, се нарича ферментация.

При ферментацията дрождите разграждат въглехидратите при анаеробни условия, т.е. в отсъствието на кислород. Продукти на процеса са алкохол и въглероден диоксид. За производството на алкохолни напитки е важен единият продукт на ферментацията – алкохолът, а полученият въглероден диоксид е нужен за подквасването на хляба. Именно дрождите от вида Saccharomyces cerevisiae са ценната съставка в хлебната и бирена мая. В буквален превод „Saccharomyces“ означава захарна гъба.  S. cerevisiae е представител на тип Ascomycota, с овална форма и размери 5 – 10 µм. S. cerevisiae е ценен и като един от най-широко използваните еукариотни модели за научни експерименти в молекулярната биология и генетиката.

Дрождите като паразити

Освен безспорните ползи, които дрождите носят на човека, в определени условия някои видове могат и да му вредят. Дрождите от род Candida, които нормално съществуват по лигавиците на човека и други бозайници, често се размножават неконтролируемо. Те са способни да причиняват упорити инфекции в устната кухина и влагалището, познати под името кандидози.

Cryptococcus neoformans са дрожди от типа Basidiomycota, които причиняват инфекции в белите дробове, мозъка и други тъкани. Тези патологични състояния общо се класифицират като криптококози. Много често се наблюдават у пациенти, заразени с вируса на СПИН поради липсата на имунитет. Освен това дрождите могат да причинят развалянето на хранителните продукти.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *