Какие бывают дрожжи биология. Грибы дрожжи

08.09.202027.05.2017

Плесневые грибы появились на нашей планете около 200 миллионов лет назад. Плесень способна как лишить жизни, так и спасти от смерти. Плесень выглядит красиво, но при этом других чувств, кроме отвращения, не вызывает. Плесневые грибы – это разнообразные грибы, формирующие ветвящиеся мицелии без крупных плодовых тел. Плесень относится к микромицетам. Это грибы и грибообразные, имеющие микроскопические размеры. Плесневые грибы широко распространены в природе, они развиваются практически повсеместно. Большие колонии растут на питательных средах при высокой температуре и повышенной влажности, причем рост плесени не ограничен при условии наличия пищи. Плесневые грибы отличаются неприхотливостью к среде обитания и пище.

Рис.1. Строение мицелия и вегетативных органов размножения плесневых грибов

1 - одноклеточный (мукор); 2 - многоклеточный (пенициллиум); 3 - а- конидиеносец пенициллиума с конидиями; б - конидиеносец аспергиллуса с конидиями; в - спорангиеносец мукора со спорангиями, заполненными спорами

В строении плесневых грибов различают ветвящиеся гифы, образующие грибницу, или мицелий. Грибы, относящиеся к плесневым, чрезвычайно разнообразны, но для них всех характерны типичные черты. Мицелий (грибница) плесневых грибов является основой их вегетативного тела и выглядит как комплекс ветвящихся тонких нитей (гиф). Гифы гриба расположены на поверхности или внутри субстрата, на котором поселился гриб. В большинстве случаев плесени образуют грибницы больших размеров, занимающие обширную поверхность. Низшие грибы имеют неклеточную грибницу, тогда как у большинства плесневых грибов грибница поделена на клетки.

Размножение плесневых грибов

Грибы способны размножаться различными способами. Наиболее простым, свойственным всем грибам, является размножение частями мицелия. Каждая часть мицелия (грибница), попав на новый участок субстрата, при благоприятствующих обстеятельствах становится самостоятельной и развивается как целый организм, а часть мицелия, которая погружена в питательный субстрат, играет основную роль в обеспечении организма плесневого гриба питательными веществами, влагой и минеральными веществами. Воздушная же часть, поднимающаяся над поверхностью субстрата, как правило, служит для образования различных телец, с помощью которых плесневые грибы размножаются (оидии, споры, конидии и др.).

Оидии - это тельца, представляющие собой части мицелия. Образуются они некоторыми многоклеточными грибами, у которых зрелый мицелий распадается на множество мелких участков, приобретающих плотную оболочку.

Споры - тельца различной формы, имеющие размеры до нескольких микрон; обычно находятся на концах гиф воздушной части мицелия, внутри особых образований овальной и полукруглой формы - спорангий.

Спор ангиоспоры образуются путем распада многоядерной цитоплазмы молодого спорангия на множество отдельных участков, которые постепенно покрываются собственной оболочкой и превращаются в споры.

Нити воздушного мицелия, несущие спорангии, носят название спорангиеносцев. Такое образование спор характерно для одноклеточных грибов. У многоклеточных формируются так называемые экзоспоры, т. е. внешние, или наружные, которые чаще именуют конидиями, а воздушные гифы, несущие их,- конидиеносцами. Конидии образуются путем отделения непосредственно от конидиеносцев или особых клеток, расположенных на их вершине. Эти клетки обычно имеют продолговатую форму и называются стеригмами. Конидии располагаются на конидиеносцах (или на стеригмах) поодиночке, цепочками и др.

Спорангиеносцы и конидиеносцы на поверхностях материалов, пораженных грибами, образуют видимый пушистый налет. Различная окраска его (зеленая, черная, оливковая, розовая, белая, серая и др.) зависит от окраски конидий, спор, оидии, которые па достижении грибами физиологической’зрелости образуются в громадном количестве. Мицелий грибов, как, правило, бесцветен.

Многие грибы, размножаясь тем или иным вегетативным способом, при подходящих условиях развития могут размножаться и половым путем. Процесс этот у разных грибов неодинаков. Однако всегда при этом образуются особые плодовые тела, в отдельных случаях достигающие огромных размеров (шляпочные, пластинчатые, трубчатые и другие встречаемые в природе грибы представляют собой плодовые тела плесневых грибов).

Половые споры располагаются на пластинках или во вместилищах - сумках. Примером последних могут служить различные виды дождевиков, строчки. Грибы, способные размножаться Хламидоспоры и склероции грибовполовым путем, называют совершенными. Некоторые грибы вообще не размножаются половым путем. Их относят к несовершенным. Знание особенностей строения мицелия, органов вегетативного размножения, строения плодовых тел необходимо в практической работе для распознавания конкретных возбудителей тех или иных процессов.

Многие грибы при наступлении неблагоприятных условий способны образовывать покоящиеся стадии в виде так называемых склероций. Это крепкие, твердые с поверхности, обычно темные, а внутри белые желвачки различных размеров и форм, образованные из плотно переплетенных гиф. Склероций, попадая в благоприятные для развития условия, прорастают и образуют те или иные (в зависимости от вида гриба) органы размножения. Они часто образуются в колосьях злаков. Другой покоящейся стадией являются хламидоспоры. При их образовании цитоплазма внутри гиф собирается в виде комочков, образуя новую оболочку, обычно толстую и окрашенную, и гифы становятся похожими на цепочки или четки, состоящие из хламидоепор. Иногда хламидоспоры образуются только на концах гиф. Многоклеточное строение, дифференциация жизненных функций между частями гриба - воздушным и глубинным мицелием - свидетельствуют о том, что плесневые грибы являются более высокоорганизованными, сложными организмами по сравнению с бактериями.

Питание грибов

Рис.2. Плесневые грибы Fungus aspergillus fumigatus

В природе встречаются множество видов плесени, например, Penicillium spp, Mycorales, Aspergillus, Fusarium, Dematiaceae, Saccharomycetaceae, т.д. Большое значение для человека имеют грибы рода пенициллум. Пеницилл представляет собой плесень зеленого цвета, развивающуюся на растительных субстратах, в том числе пищевых продуктах. Пеницилл продуцирует антибиотик пенициллин – первый открытый в мире антибактериальный препарат. Также важно использование человеком в хозяйстве дрожжей, относящихся к сахаромицетовым грибам. Дрожжи – это грибы, которые не формируют классический мицелий, а их вегетативные клетки размножаются почкованием или делением. Дрожжевые грибы могут жить как отдельные одиночные клетки в течение всего жизненного цикла. С древних времен дрожжи широко используются человеком, так как эти грибы участвуют в процессе спиртового брожения. Это свойство дрожжей применяют в производстве спирта и спиртсодержащих продуктов, виноделии, хлебопечении, кондитерском деле, продукции кормового белка для питания скота.

Много видов плесневых грибов обладают патогенными свойствами, то есть могут спровоцировать заболевания человека, животных, растений. Другие виды плесени вредят хозяйству человека, потому что портят пищевые продукты, в том числе овощи и фрукты, при длительном хранении, вызывают повреждение лесоматериалов, тканей.

Дрожжи, их строение и размножение

Дрожжи представляют собой одноклеточные неподвижные организмы. Они могут быть различной формы: эллиптической, овальной, шаровидной и палочковидной. Длина клеток колеблется от 5 до 12 мкм, ширина - от 3 до 8 мкм. Форма и размеры дрожжевых клеток непостоянны и зависят от рода и вида, а также от условий культивирования, состава питательной среды и других факторов. Более стабильны молодые клетки, поэтому для характеристики дрожжей используют молодые культуры. Дрожжевая клетка состоит из клеточной оболочки, прилегающей к ней цитоплазматической мембраны, цитоплазмы или протоплазмы, внутри которой расположены органоиды и включения (запасные вещества) в виде капелек жира, зерен гликогена и волютина.

Рис.3. Схема строения дрожжевой клетки

1 - делящееся ядро; 2 - гликоген; 3 - волютин; 4 - митохондрии

Дрожжи относятся к классу сумчатых грибов (Ascomycetes - аскомицетов) к подклассу простейших сумчатых (Protoascales - протоасков). В основу классификации дрожжей положены способ размножения и некоторые физиологические признаки. Главным систематическим признаком является способность к образованию спор. По этому признаку дрожжи делятся на две группы: спорогенные дрожжи - дрожжи, способные образовывать споры, и аспорогенные дрожжи - не образующие спор, т. е. не имеющие полового размножения.

По мнению некоторых исследователей, вторую группу дрожжей следует отнести к классу несовершенных грибов (Fungi imperfecti - фунги имперфекти), хотя потеря способности к половому размножению вторична, и они могут быть также отнесены к сумчатым грибам. Классификация спорогенных грибов предложена в 1954 г. В. И. Кудрявцевым. В ее основу положен способ вегетативного размножения. В. И. Кудрявцев предлагает объединить все дрожжи в один порядок одноклеточных грибов (Unicellomycetales - уницелломицетов).

Спорогенные дрожжи он делит на три семейства по признаку вегетативного размножения:

Семейство Saccharomycetaceae (сахаромицетаце) - размножаются почкованием. К этому семейству относятся роды Saccharomyces (сахаромицес), имеющий наибольшее практическое значение, Pichia (пихия), Наsеnulа (ганзенула) и др. (всего 17 родов). Различаются они по форме спор и способу их образования и прорастания.

Семейство Schizosaccharomycetaceae (шизосахаромицетаце) - размножаются делением. К этому семейству относятся два рода: Schizosaccharomyces (шизосахаромицес) и Octosporomyces (октоспоромицес).

Семейство Saccharomycodaceae (сахаромикодаце) - размножение начинается почкованием и заканчивается делением. Главные роды этого семейства Saccharomycodes (сахаромикодес) и Наnsеniаsроrа (ганзениаспора).

Аспорогенные дрожжи классифицируются по системе Ж. Лоддер и Крегера ван Рий, предложенной в 1952 г. В основу классификации положены способность микроорганизмов образовывать ложный мицелий и способность к брожению. Главными родами этой группы являются Саndidа (кандида) и Torulopsis (торулопсис).

Дрожжи могут размножаться вегетативным путем (почкованием или делением) и при помощи спор. При почковании на материнской клетке возникает бугорок – почка, которая растет и, достигнув определенных размеров, отделяется от материнской клетки. При благоприятных условиях процесс почкования длится около 2 ч. У некоторых дрожжей дочерние клетки не отделяются от материнских, а остаются соединенными, образуя ложный мицелий (пленчатые дрожжи).

У большинства дрожжей при неблагоприятных условиях, например при резком переходе от хорошего питания к плохому, происходит образование спор, хотя существуют аспорогенные дрожжи, никогда не образующие спор (Candida, Torulopsis). Споры большей частью образуются бесполым путем, хотя ядро клетки перед этим претерпевает редукционное деление, так что споры обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом.

В клетке возникает от 2 до 8 аскоспор, которые при созревании могут продолжать размножаться почкованием, давая ослабленное гаплоидное поколение. В результате слияния двух гаплоидных аскоспор образуется диплоидная зигота, дающая впоследствии нормальное поколение. Образование половых спор наблюдается у дрожжей Zigosaccharomyces (зигосахаромицес). У них образованию спор предшествует слияние клеток (копуляция).

Практическое значение дрожжей

Наибольшее практическое значение имеют дрожжи Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces ellipsoideus. Дрожжи Sacch. cerevisiae могут иметь форму округлую или овальную. Широко используются в хлебопечении, пивоварении, квасоварении и для производства спирта. Под влиянием условий среды отдельные виды дрожжей приобрели некоторые обособленные признаки. Эти разновидности дрожжей принято называть расами. В различных отраслях промышленности применяют свои расы дрожжей. Спиртовая промышленность, например, применяет расы XII, XV, II, Я. М и др. Они обладают способностью активно сбраживать сахара при температуре 28-30° С и сравнительно устойчивы к спирту. Для приготовления пива используют расы с медленным брожением при сравнительно низких температурах (4-10°С), придающие напитку аромат, с небольшим содержанием спирта. В хлебопечении применяют расы, обладающие быстротой размножения, энергией брожения и подъемной силой.

Дрожжи Sacch. ellipsoideus (Sacch. vini). Эта группа дрожжей эллипсоидной формы. Они чаще всего используются в виноделии. Имеется несколько рас со свойствами придавать винам характерный вкус и аромат (букет). Представители группы дрожжей Sacch. lactis вызывают спиртовое брожение в кисломолочных продуктах.

Наряду с полезными представителями имеются виды из рода Saccharomyces (например, Sacch. Pasteurianum, Sacch. intermedius, Sacch. validus, Sacch. turbidans), которые являются вредителями пивоваренного производства. При своем развитии в пиве придают ему неприятный вкус и запах, напиток получается мутным. К классу аскомицетов относят ряд дрожжей и дрожжеподобных организмов, которые утратили способность к спорообразованию. Некоторые из них вызывают порчу сырья и готовой пищевой продукции.

Биотехнологии — слово новомодное, однако использовать микроорганизмы в своих хозяйственных нуждах человек научился тысячи лет назад. Речь, конечно, идет о дрожжах, без которых ни виноделие, ни пивоварение, ни хлебопечение было бы невозможным. Так что же такое дрожжи? Как они были« одомашнены»? Как производятся промышленным способом? И правда ли, что дрожжевой хлеб опасен? Попробуем разобраться.

Дрожжи выпускаются в трех видах: традиционные прессованные (на фото), жидкая суспензия (дрожжевое молоко) и сушеные. С точки зрения потребительских свойств разницы между ними практически нет, но российские хлебозаводы предпочитают жидкие и прессованные дрожжи, а сушеные удобнее в быту.

Олег Макаров

Возьмите в руку немытую сливу или виноградинку. Видите белый налет? Множество микроскопических сладкоежек находятся на поверхности ягод. В определенной фазе жизнедеятельности они способны вызывать брожение: поедать сахара и выделять при этом спирт и углекислый газ. Хоть для нужд хлебопечения мы и покупаем специально произведенные дрожжи, вообще-то говоря, эти микроорганизмы отнюдь не являются каким-то редким видом — они во множестве существуют вокруг нас.

Неузнанная жизнь

Не будь они так распространены, судьбоносная встреча человека с дрожжами могла и не случиться, и кто знает, как это повлияло бы на развитие человеческой цивилизации. А так, благодаря тому что дрожжи живут и на злаковых культурах, и на шишечках хмеля, пиво стало одним из древнейших пищевых продуктов — его варили, видимо, еще 10 000 лет назад. Позже, во II тысячелетии до н.э. появилось дрожжевое тесто. Оба продукта метаболизма дрожжей пришлись человечеству весьма кстати: алкоголь стал одним из древнейших и популярнейших в мире наркотиков, а углекислый газ насыщал пиво пузырьками и отлично разрыхлял тесто, придавая ему пышность и увеличивая его в объеме.

Как, наверно, многие знают, дрожжи — это грибы, но грибы необычные. В отличие от мухоморов и сыроежек, они не образуют специфического вегетативного тела — мицелия — и существуют в одноклеточной форме. Всего дрожжей насчитывается около 1500 видов, и они относятся к двум большим группам — аскомицеты и базидиомицеты.

Процесс размножения дрожжевых клеток состоит из нескольких лабораторных и промышленных этапов. Из пробирки емкостью 10 мл, заключающей в себе небольшую популяцию дрожжевых клеток в окружении стерильной среды, в итоге получается несколько десятков тонн дрожжей.

Используя дрожжи тысячелетиями, люди до сравнительно недавнего по историческим меркам времени даже не подозревали, с чем они, собственно, имеют дело. Дрожжи сумел разглядеть в микроскоп Антони ван Левенгук в 1680 году, но так и не понял, что перед ним живые организмы. Доказать связь спиртового брожения с жизнедеятельностью микроскопических грибов сумел лишь Луи Пастер в 1857 году.

Все это, однако, не помешало на протяжении тысячелетий улучшать культуры дрожжей путем сохранения удачных заквасок. Стихийная селекция сменилась направленной (как раз после открытия Пастера), и сегодня над совершенствованием штаммов дрожжей работают лаборатории научных институтов и пищевых компаний.

Грибы в банке

Если виноделием и пивоварением в домашних условиях занимаются лишь отдельные энтузиасты, то хлебопечение с использованием дрожжей случается время от времени почти в каждом доме, поэтому именно хлебопекарные дрожжи являются для всех нас наиболее интересным продуктом. О том, как разрабатываются и производятся хлебопекарные дрожжи, а также о некоторых связанных с ними мифах «ПМ» поговорила с Виталием Высоцким — директором Воронежского дрожжевого завода, входящего в группу Lesaffre.

«Селекцией и исследованиями штаммов дрожжевых культур занимается особое научное подразделение группы Lesaffre, — говорит Виталий Высоцкий. — Одни культуры могут хорошо работать, например, со сдобным тестом, другие — с иными видами теста. Штаммы дрожжевых клеток воспроизводят в чистом виде. Это ноу-хау компании, и их образцы хранятся при низких температурах в специальном банке-хранилище в городе Марк-ан-Бароль. Именно из этого хранилища на предприятия группы поступают пробирки, содержащие охлажденную стерильную (то есть очищенную от других микроорганизмов) среду и всего несколько граммов дрожжевых клеток точно идентифицированного вида. Производство дрожжей заключается в том, что путем нескольких этапов размножения небольшая популяция дрожжевых клеток из пробирки порождает дрожжи в товарных количествах (сотни тонн)».

Принуждение к размножению

Популяция грибов претерпевает несколько стадий размножения. Первые две проводятся в стерильных условиях лаборатории. Сначала из 10 мл получается 500 мл. Потом из 500 мл — 10 л среды, содержащей дрожжевые клетки.

Эти 10 л уже попадают на производственный участок. Начальный этап состоит в производстве чистой культуры — так называемых материнских дрожжей, сбор которых составляет уже несколько сотен килограммов. Далее в ходе первой генерации и товарной генерации дрожжевая масса увеличивается до нескольких десятков тонн.

Интересно, что процесс производства дрожжей находится в своего рода противофазе по отношению к их практическому применению. «У дрожжей есть как аэробный, так и анаэробный способы жизнедеятельности, — объясняет Виталий Высоцкий. — В отсутствие кислорода (как, например, в тесте или жидкости) организм дрожжевой клетки нацелен на выживание, а не на размножение. Именно в этой фазе клетка выделяет большое количество алкоголя и углекислого газа, так что по‑настоящему полезен для нас как раз анаэробный способ. Однако при производстве дрожжей надо, чтобы клетки активно размножались, а для этого им необходимы не только питательные вещества, но и кислород».

Дрожжи, в частности грибы из семейства сахаромицетов, которые используются в хлебопечении, размножаются вегетативным образом при помощи почкования. Сначала появляется вырост на материнской клетке, затем происходит митотическое деление ядра, образование клеточной стенки и отделение клеток друг от друга. На материнской клетке остается шрам от почкования, что позволяет определить ее возраст. Обычно материнская клетка может образовывать 20−30 почек.

Процесс производства — это создание и контролирование благоприятных условий для размножения дрожжей. Эти условия — наличие достаточного питания и доступ кислорода. Основными источниками питания для дрожжей служат легкоусвояемые сахара, то есть глюкоза, мальтоза, сахароза, галактоза. Также нужны минеральные вещества, витамины, чтобы клетка имела все необходимое для строительства почки.

Следовательно, для производства дрожжей надо подготовить питательную среду, поместить в нее дрожжи и, по мере того как дрожжи будут поглощать вещества из питательной среды, добавлять питание и продувать всю эту массу кислородом воздуха. Когда масса заполнит целиком емкость, процесс необходимо остановить и провести сепарацию — отделить дрожжевые клетки от среды. После этого остается лишь процесс формирования конечного продукта.

Традиционным конечным продуктом у нас в России, да и вообще в мире, являются прессованные дрожжи. Как правило, это брикеты, состоящие из дрожжевых клеток, очищенных от среды, где они росли, и прошедших специальную промывку и фильтрацию в вакуум-фильтрах. Брикетированные дрожжи содержат в себе 32% дрожжевых клеток и 68% воды.

При производстве сушеных гранулированных дрожжей технология размножения аналогична, правда, при этом используются другие штаммы — те, что более устойчивы к финальной стадии производства — сушке. Сушка (обезвоживание) — это экстремальное воздействие на клетку, и не все культуры способны его выдержать. Продукт проходит стадию прессованных дрожжей, которые затем выдавливаются через экструдер тонкими «вермишелинками». После этого их мелко нарезают и отправляют в сушильный аппарат. Там с помощью нагнетаемого теплого воздуха дрожжи обезвоживают. На этом процесс заканчивается, продукт готов к упаковке.

Бездрожжевая мифология

Специфика современного информационного поля такова, что зачастую в качестве инструмента привлечения внимания публики используются так называемые страшилки. Расчет делается на то, что страх — это именно та эмоция, которая заставит человека выделить ту или иную новость в бесконечном и насыщенном информационном потоке. Особенно популярны откровения о вреде тех или иных пищевых продуктов. Людей пугают генномодифицированными овощами и фруктами, консервантами и вкусовыми добавками. В этот ряд попали и обычные хлебопекарные дрожжи, которые якобы наносят урон микрофлоре кишечника, попадая внутрь нашего организма вместе с хлебопродуктами.

Один из мифов связан с так называемыми термофильными дрожжами, которые, дескать, могут пережить температуру выпечки и затем попасть в нашу пищеварительную систему живьем. В качестве альтернативы предлагаются разного рода бездрожжевые закваски. Как обычно, источником такого рода «гипотез» выступают не биологи и производственники, а некие энтузиасты «здорового питания» разных профессий.

Специалисты группы Lesaffre считают все эти рассуждения непрофессиональными и смехотворными. Во‑первых, никаких «термофильных дрожжей», способных пережить выпечку, не существует в природе. К концу выпечки в центре мякиша хлебобулочного изделия температура достигает +96−98°С. При температуре +50° начинается угнетение жизнедеятельности дрожжевых клеток, а при +55° находящийся в них белок денатурируется, и дрожжевые клетки погибают.

Во-вторых, избежать попадания живых дрожжей в организм невозможно. Как уже говорилось, дрожжи не только продаются в магазинах, но и живут вокруг нас. Микроскопические грибы обязательно будут съедены нами вместе с фруктами и другой растительной пищей. Существует, например, «народная» альтернатива магазинным дрожжам в виде обычной воды, настоянной на изюме. На самом деле альтернатива эта мнимая, так как покупные дрожжи заменяются теми же дрожжами, только других видов, населяющих поверхность сушеного винограда. Кстати, если просто соединить муку с водой, заместить тесто и поставить его в тепло, через некоторое время там все равно начнется дрожжевое брожение, ибо мука содержит множество микроорганизмов, в том числе и дрожжевых клеток. Другое дело, что культурные штаммы, прошедшие направленную селекцию, дадут предсказуемый результат, а вот другие виды дрожжей, взятые из окружающей среды, особенно в сочетании с другими микроорганизмами, могут придать тесту нежелательные вкусовые и органолептические качества.

В-третьих, если не говорить о чисто химических разрыхлителях теста, то предлагаемые биологические бездрожжевые закваски таковыми на 100% не являются. Действительно, в хлебопечении, например при изготовлении ржаного хлеба, издавна использовались закваски на основе кисломолочных бактерий. Но в реальности они представляют собой симбиоз бактерий и тех же дрожжевых клеток. Кисломолочные бактерии сами по себе не могут обеспечить достаточное газообразование для быстрого насыщения теста углекислым газом.

Сухие или мокрые?

Последний вопрос, который мы задали директору Воронежского дрожжевого завода, наверняка не раз задавали себе все домашние пекари. В чем отличие прессованных (влажных) дрожжей от сушеных, которые производятся не в брикетах, а в мелких гранулах?

«С точки зрения потребительских свойств разницы нет, и мы выпускаем дрожжи во всех формах, — говорит Виталий Высоцкий. — Но есть технологическая разница. Для старых хлебопекарных предприятий предпочтительнее прессованные дрожжи, так как именно под них выстроена технология их работы. Главный недостаток прессованных дрожжей — необходимость хранить их при низкой температуре — в диапазоне от 0 до +4°С. При более высоких температурах клетки переходят в активную фазу, начинаются процессы жизнедеятельности, что приводит к дальнейшему повышению температуры брикета. Сушеные дрожжи имеют больший срок хранения, причем условий им создавать не нужно — они прекрасно хранятся при комнатной температуре. К тому же они обычно фасуются в мелкую упаковку, что гораздо удобнее в быту».

В естественных условиях дрожжи обычно располагаются на поверхности овощей, фруктов, в цветочном нектаре и в лежалой листве. Также дрожжи нередко встречаются в кишечной среде многих животных и человека.

Состав дрожжей

Клетка на ¾ состоит из воды, из нее около половины связывает органоиды, и ¼ — освобожденная часть. Опираясь на возраст и общее состояние, можно обозначит примерный состав сухого клеточного вещества:

Азот – 43-60%;
Сахар – 16-39%;
Жир – 2-14%;
Минеральные вещества – 6-12%.

Кроме основных составляющих, в клетке также присутствует содержание важных элементов для совершения метаболизма – витамины и ферменты.

Клеточное строение

Форма клетки разнообразна, она может быть шарообразной, эллипсовидной или в виде палочки. Размеры зависят от среды обитания и ее условий. Характеристику дрожжей производят по свойствам более молодых дрожжей.

Дрожжевые клетки имеют в своем составе следующие компоненты:

Цитоплазма;
Ядро;
Мембрана;
Митохондрии;
Гликоген;
Аппарат Гольджи;
Рибосомы.

Дыхание

Для проведения дыхательной деятельности клеткам дрожжей жизненно важен кислород. Но при необходимости дрожжи какое-то время могут полностью обойтись без него.

Питание дрожжей

Большая часть видов для получения энергии в процессе питания используют компоненты органического происхождения. При отсутствии кислорода в среде дрожжевые клетки чаще используют различные углеводы. В среде, обогащенной кислородом, для синтеза доступно больше видов веществ.

Продукты жизнедеятельности дрожжей

Дрожжевые клетки в процессе синтеза производят несколько видов спиртов, а также, различные жирные кислоты. Кроме этого, дрожжевые клетки имеют способность выделять определенные вещества в окружающую среду, например, альдегиды и сивушные масла.

Размножение

Размножаются дрожжевые клетки обычно вегетативно, с помощью почкования или деления. Известны случаи полового размножения у некоторых дрожжей. Кроме того, существуют дрожжевые клетки, образующие мицелий, который впоследствии распадается на отдельные артроспоры.

Рост дрожжевых клеток

Рост дрожжей обусловлен воздействием факторов окружающей среды – температурой и влажностью воздуха, кислотностью и атмосферным давлением. Благоприятной для усиленного роста является средняя температура.

Польза дрожжевых организмов

Широкое применение имеют дрожжи не только в пищевой промышленности, при производстве хлебобулочной продукции и напитков, но и при получении многих полезных элементов – витаминов, полисахаридов, органических кислот, ферментов и каротиноидов.

Применение дрожжевых клеток в фармакологии и медицине

Биотехнологи применяют дрожжевые клетки в производстве многих лекарственных препаратов. Полезно употребление пивных дрожжей при лечении и профилактике аллергических реакций. Косметологи рекомендуют применять их для укрепления общего состояния организма и кожи.

Встречается также тип дрожжей, нормализующий работу кишечника и восстанавливающий микрофлору желудка. Такие дрожжевые организмы помогают бороться с диареей и раздраженным кишечником.

(дрожжевые грибы)

грибы дрожжи – тип грибов

✎ Что такое грибы дрожжи?

Грибы дрожжи (дрожжевые грибы ) - это внетаксономическая позиция одноклеточных грибов из группы несовершенных грибов, утративших свою классическую (мицелиальную) структуру, в связи с переходом их обитания в жидкие или полужидкие, богатые органическими веществами, субстраты.
Они объединяют примерно 1 500-т видов, которые относятся в основном к классу аскомицетов и реже - базидиомицетов.

✎ Особенности грибов дрожжей

Грибы дрожжи (не путать с термофильными дрожжами) - это такой сборный тип грибов, не имеющих типичного мицелия и существующих в виде разделённых почкующихся или делящихся клеток. Существуют они на всём протяжении их жизни, или большей её части, в виде полностью раздельных одиночных клеток. И, благодаря своему одноклеточному строению, имеют куда более высокую скорость обмена веществ, чем обычные мицелиальные виды, благодаря относительно большей площади поверхности их клеток. Поэтому растут они и размножаются всегда с невероятной скоростью.
Исторически, такие виды всегда изучались отдельно от других, в связи с тем, что методы их опознания были более сходны с бактериологическими, чем с микологическими. Ну, а по способности полового размножения, эти виды подразделяются на подгруппы, размещающиеся в разных классах грибов:

в классе аскомицетов и базидиальных это:

трубчатые,
пластинчатые,

в классе дейтеромицетов, у которых половой цикл не обнаружен, это:

пикнидальные,
меланкониальные,
гифомицетовые.

✎ Как устроены грибы дрожжи?

Тело дрожжевых грибов сильно отличается от всех остальных из-за того, что оно состоит всего-навсего из одной клетки и поэтому не образует мицелия (грибницы). А их размножение - очень интересное явление. На клетке появляется маленькое выпячивание, которое растёт, образуя так называемую почку и постепенно превращается в самостоятельную клетку, которая в состоянии отделиться и, в конечном итоге, - отделяется. Этот процесс называется почкованием.

✎ Роль дрожжей в природе и быту

Человечество с давних пор использовало грибы дрожжи в хлебопечении и для приготовления алкогольных напитков. На многих языках мира их название связано с процессом брожения, который они вызывают. Их русское название происходит от слова "дрожь" и оно точно характеризует состояние забродившего сусла или поднимающегося теста.
Как уже отмечалось, в природе известно около 1 500-т видов несовершенных грибов и с многими из них мы сталкиваемся в быту. Они подразделяются на:

пекарские,
пивные,
винные.

Например, в хлебопечении применяют пекарские дрожжи для того, чтобы тесто поднялось и выпечка стала "пышной", а в виноделии и пивоварении используют соответственно винные и пивные дрожжи для процесса брожения. Таким образом, становится очевидным бесспорный факт: грибы дрожжи были, есть и будут неизменными спутниками и друзьями человека.

Согласно классификации дрожжи относятся к микроскопическим грибам царства Mycota. Они представляют собой одноклеточные неподвижные микроорганизмы небольшого размера — 10-15 мкм. Несмотря на внешнее сходство дрожжей с крупными видами бактерий, к грибам их относят благодаря своей ультраструктуре клеток и методам размножения.

Рис. 1. Вид дрожжей на чашке Петри.

Часто в природных условиях дрожжи встречаются на субстратах, богатых углеводами и сахарами. Поэтому их встречают на поверхности плодов и листьев, ягод и фруктов, на раневых соках, в нектаре цветков, в мертвой растительной массе. Кроме того их находят в почвах (как пример, в подстилке), воде. Дрожжевые организмы родов Candida или Pichia часто выявляют в среде кишечника человека и многих видов животных.

Рис. 2. Место обитания дрожжей.

Состав клеток дрожжей

Во всех дрожжевых клетках содержится около 75% воды, на 50-60% — это связанная внутриклеточная, а остальные 10 — 30% — освобожденная. В сухом веществе клетки в зависимости от возраста и состояния в среднем содержится:

азот 45-60 %;
сахар 15-40 %;
жир 2,5-13 %;
минералы 7-11 %.

Помимо этого, клетки включают в себя ряд важных компонентов, необходимых для их метаболизма — ферменты, витамины. Энзимы дрожжевых организмов являются катализаторами разных видов брожения и дыхательных процессов.

Рис. 3. Клетки дрожжевых организмов.

Дрожжевые клетки имеют разную форму: эллипсов, овалов, палочек, шаров. Размерность также бывает разная: часто длина составляет 6-12 мкм, а ширина 2-8 мкм. Это зависит от условий их обитания или культивирования, питательных компонентов и факторов внешней среды. Наиболее стабильные по свойствам молодые дрожжи, поэтому характеристику и описание видов проводят именно по ним.

Дрожжевые организмы имеют все стандартные компоненты, присущие эукариотическим клеткам. Однако, помимо этого, обладают уникальными отличительными свойствами грибов и сочетают в себе признаки клеточных структур растений и животных:

стенки ригидны, как у растений,
нет хлоропластов и есть гликоген, как у животных.

Рис. 4. Разнообразие видов дрожжей: 1 — пекарские (Saccharomyces cerevisiae); 2 — мечниковия прекраснейшая (Metschnikowia pulcherrima); 3 — кандида земляная (Candida humicola); 4 — родоторула клейкая (Rhodotorula glutinis); 5 — родоторула красная (R. rubra); 6 — родоторула золотистая (R. aurantiaca); 7 — дебариомицес Кантарелли (Debaryomyces cantarelli); 8 — криптококк Лавра (Cryptococcus laurentii); 9 — надсония продолговатая (Nadsonia elongata); 10 — спороболомицес розовый (Sporobolomyces roseus); 11 — спороболомицес хольсатикус (S. holsaticus); 12 — родоспоридиум диобоватум (Rhodosporidium diobovatum).

ядро;
Гольджи аппарат;
Митохондрии клеток;
рибосомный аппарат;
жировые включения, зерна гликогена, а также валютин.

Отдельные виды имеют в составе пигменты. У молодых дрожжей цитоплазма является гомогенной. В процессе роста внутри них появляются вакуоли (содержащие органические и минеральные компоненты). В процессе роста наблюдается образование зернистости, происходит увеличение вакуолей.

Как правило, оболочки включают нескольких слоев с включенными полисахаридами, жирами и азотосодержащими компонентами. Некоторые из видов имеют ослизнелую оболочку, поэтому часто клетки склеены между собой и в жидкостях образовывают хлопья.

Рис. 5. Строение клетки дрожжевых организмов.

Дыхательные процессы дрожжей

Для дыхательных процессов дрожжевым клеткам нужен кислород, но многие их виды (факультативно-анаэробные) могут обходиться временно и без него и получать энергию от процессов брожения (бескислородное дыхание), образуя при этом спирты. В этом заключается одно из главных их отличий от бактерий:

среди дрожжей нет представителей, способных жить абсолютно без кислорода.

Процессы дыхания с кислородом энергетически выгоднее для дрожжей, поэтому при его появлении клетки завершают брожение и переходят на кислородное дыхание, выделяя при этом углекислый газ, что способствует более быстрому росту клеток. Такой эффект носит название Пастера. Иногда, при большом содержании глюкозы наблюдается эффект Кребтри, когда даже если есть кислород, клетки дрожжей ее сбраживают.

Рис. 6. Дыхание дрожжевых организмов.

Чем питаются дрожжи

Многие дрожжи-хемоорганогетеротрофны, и для того, чтобы получить энергию для питания и получения энергии используют органические питательные компоненты.

В бескислородных условиях для своего питания дрожжи предпочитают использовать такие углеводы, как гексоза и синтезированные из нее олигосахариды. Некоторые виды могут усваивать также другие виды углеводов — пентозу, крахмал, инулин. При доступе кислорода они способны к потреблению более широкого круга веществ, в то числе – жировые, углеводородные, спиртовые и другие. Такие сложные виды углеводов, как, например, лигнины и целлюлозы, для усвоения им не доступны. Источниками азота для них, как правило, служат соли аммония и нитраты.

Рис. 7. Дрожжи под микроскопом.

Что синтезируют дрожжи

Чаще всего дрожжи продуцируют при обмене веществ различные виды спиртов – большую часть составляют этиловые, пропиловые, изоамиловые, бутиловые, изобутиловые виды. Кроме того, обнаружено образование летучих жирных кислот, например, выявлен синтез уксусной, пропионовой, масляной, изомасляной, изовалериановой кислот. Помимо этого, при жизнедеятельности они в небольших концентрациях могут выделять в окружающую среду ряд веществ — сивушных масел, ацетоинов, диацетилов, альдегидов, диметилсульфида и прочих. Именно с такими метаболитами часто связывают органолептические свойства получаемых при их использовании продуктов.

Процессы размножения дрожжей

Отличительной особенностью дрожжевых клеток является их возможность вегетативно размножаться, при сравнении с остальными грибами, что происходит как от почковывание спор или, например, зигот клеток (как, например, родов Candida или Pichia). Часть дрожжей могут реализовывать процессы полового размножения, содержащие мицелиальные стадии, когда наблюдается образование зиготы и дальнейшая ее трансформация в «сумку» спорами. Некоторых дрожжи, образующие мицелий (например, родов Endomyces или Galactomyces) способны к распаду на отдельные клетки — артроспоры.

Рис. 8. Размножение дрожжей.

От чего зависит рост дрожжей

Процессы роста дрожжевых организмов зависят от разнообразных факторов внешней среды – температуры, влажности, кислотности, осмотического давления. Большинство дрожжей предпочитают среднюю температуру, среди них практически нет видов-экстремофилов, которые предпочитают чересчур высокую или, напротив, низкую температуру. Известно существование видов, способных переносить неблагоприятные условия окружающей среды. Подавить рост и развитие некоторых дрожжевых организмов можно, используя антибиотики.

Рис. 9. Производство дрожжей.

Чем полезны дрожжи

Часто дрожжи применяются в домашнем хозяйстве или промышленности. Человек уже давно начал их использование для своей жизнедеятельности, например, при приготовлении хлеба и напитков. Сегодня их биологические способности применяются при синтезе полезных веществ — полисахаридов, ферментов, витаминов, органических кислот, каротиноидов.

Рис. 10. Bино — продукт, получаемый за счет деятельности дрожжей.

Применение дрожжей в медицине

Дрожжи используют в биотехнологических процессах при производстве лекарственных веществ — инсулин, интерферон, гетерологичные белки. Медики часто прописывают пивные дрожжи ослабленным людям при аллергических заболеваниях. Применяют их и в косметологических целях для укрепления волос, ногтей, улучшения состояния кожи.

Рис. 11. Дрожжи в косметологии.

Кроме того, среди дрожжей встречаются виды (к примеру, Saccharomycesboulardii), способные поддерживать и восстанавливать микрофлору желудочно-кишечного тракта, а также снимающие симптомы и риск возникновения диарей и снижающие сокращения мускулатуры у пациентов с синдромами раздражённого кишечника.

Существуют ли вредные дрожжи?

Известно, что размножение дрожжей в продуктах питания способно вызывать их порчу (например, происходят процессы вспучивания, изменения запахов и вкусов). Кроме того, по данным специалистов-микологов, среди них бывают патогенные, способные вызвать различные нарушения живых организмов, а также ряд серьезных болезней людей, у которых ослаблен иммунитет.

Среди болезней человека выделяют, например, кандидозы, вызываемые дрожжами Candida, и криптококкозы, возбудителем которого служит Cryptococcusneoformans. Показано, что данные патогенные виды дрожжей часто бывают нормальными обитателями микрофлоры человека и начитают активно размножаться именно при ослаблении, при получении различных травм, при возникновении ожогов, после хирургических вмешательств, при долгом приеме антибиотиков, иногда у маленьких или, напротив, пожилых людей.