Классификация грибов

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Содержание

1. Классификация грибов. Характеристика представителей отдельных классов и их значение. Дрожжи. Форма, размеры. Особенности строения дрожжевой клетки

2.Пропионовокислое брожение. Характеристика пропионовокислых бактерий. Маслянокислое брожение. Возбудители маслянокислого брожения

3. Микрофлора бумаги, картона, древесины. Способы защиты от микробной деградации

Список литературы

1. Классификация грибов. Характеристика представителей отдельных классов и их значение. Дрожжи. Форма, размеры. Особенности строения дрожжевой клетки

Грибы (Fungi, Mycetes) -- низшие растительные организмы, не имеющие хлорофилла. Играют важную роль в круговороте веществ в природе, а также в промышленности при изготовлении хлеба, вина, пива. Среди грибов имеются возбудители заболеваний человека и животных. Грибы характеризуются более сложным строением, чем бактерии, и более совершенными способами размножения. Грибы покрыты оболочкой, имеют дифференцированное ядро, различные включения и вакуоли в цитоплазме.

По морфологии различают грибы нитевидные, или плесени, тело которых состоит из длинной нити, разделенной перегородками, или септами, на отдельные клетки (у высших грибов), и грибы-дрожжи -- одноклеточные организмы овальной формы. У грибов наблюдаются явления диморфизма, когда плесени могут образовывать типичные дрожжеподобные формы, а дрожжи -- мицелий. гриб пропионовокислый бактерия микрофлора

Грибы размножаются бесполым (вегетативным) и половым способами. При вегетативном размножении образуются споры -- конидии. Они могут располагаться в специальных вместилищах -- спорангиях (эндоспоры) или отшнуровыватъся от плодоносящих грифов (экзоспоры). Иногда внутри гифа образуются споры -- оидии, являющиеся его сегментами. Дрожжи размножаются путем образования и отшнуровывания бокового выроста -- почки. При половом процессе две веточки грибниц соприкасаются концами. На каждой из них образуются клетки, оболочка которых растворяется, а содержимое сливается.

Образуется спора, которая после периода покоя прорастает.

Классификация грибов довольно сложна и основана главным образом на способах размножения (половое, бесполое) и на структуре вегетативного мицелия. Различают низшие грибы, куда входят два класса: архимицеты и фикомицеты. Высшие грибы объединяют три клас¬са: аскомицеты, базидиомицеты и несовершенные грибы. Все они имеют значение для человека.

Фикомицеты широко распространены в природе. К ним относится семейство мукоровых грибов -- головчатая плесень . Клетка мукора состоит из ветвистого неразделенного мицелия, от которого отходят воздушные гифы. Размножаются спорами, которые находятся в мешках-спорангиях на конце плодоносящих гифов (эндоспоры). Половое размножение происходит обычно при недостатке питательных веществ. У человека могут вызывать заболевания -- мукорозы, сопровождающиеся лихорадкой, поражением легких и среднего уха.

Аскомицеты, или сумчатые грибы, составляют одну из наиболее обширных групп. Размножаются половым путем, образуя в особых сумках -- асках определенное число спор. В группу аскомицетов входят как нитевидные грибы (плесени), так и дрожжи.

Нитевидные грибы, или плесени, имеют много-клеточный мицелий с межклеточными перегородками в гифах. При вегетативном размножении от одноклеточного гифа-конидиеносца отшнуровываются цепочки спор -- конидии (экзоспоры). К плесневым грибам относят два рода: Aspergillus -- леечная плесень и Penicillium -- кистевик.

Аспергиллы, или леечная плесень , встречаются на хлебе, фруктах и имеют характерный вид конидиеносца -- плодоносящего гифа. От утолщенного конца этого гифа отходят выросты -- стеригмы, напоминающие льющиеся из лейки струйки воды.

Пенициллы, или гриб-кистевик , имеют конидиеносец, который разветвляется на конце, напоминая кисть руки.

Плесени широко распространены в природе и играют важную роль в минерализации органических веществ. Некоторые виды плесени используются в промышленности для получения лимонной кислоты, приготовления определенных сортов сыра. Пенициллы являются продуцентами мощного антибиотика -- пенициллина. Плесе¬ни могут также вызывать заболевания человека.

Дрожжи - почкующиеся грибы (бесполое размножение - почкованием), относятся к классу аскомицетов, для которых характерно половое размножение аскоспорами (например, род Saccharomyces) или к дейтеромицетам (дрожжи, у которых нет способности к половому размножению, например, Torulopsis).

Классификация основана на способности к образованию асков, ложного мицелия и почкованию. Например, дрожжи рода Endomycopsis способны к образованию всех трех элементов, Saccharomyces - к образованию асков и почкованию, Candida - к образованию ложного мицелия и почкования, Torulopsis - только к почкованию.

Половое размножение дрожжей протекает следующим образом: диплоидная клетка претерпевает мейоз, в результате образуется 4 гаплоидных клетки двух типов - А и б; они могут делиться, образуя такие же гаплоидные клетки. При слиянии клеток двух типов образуется зигота, превращающаяся в нормальную диплоидную клетку; при слиянии однотипных получается анормальная клетка, не способная к мейозу.

Дрожжи широко распространены в природе (в почве, на поверхности растений, особенно плодов).

Несовершенные грибы (Fungi imperfecti) изучены меньше всего. К ним относят грибы, у которых неизвестен половой способ размножения. Несовершенные грибы .образуют многоклеточный мицелий; размножение осуществляется спорами-конидиями. Многие грибы вызывают заболевания человека, животных и растений. Особенно большое значение имеют возбудители дерматомикозов, вызывающие заболевания кожи, волос и ногтей: трихофитон -- возбудитель трихофитии, микроспорон -- возбудитель микроспории, ахорион Шенлейна -- возбудитель парши, или фавуса . К несовершенным грибам относят также грибы рода Candida, или дрожжеподобные грибы, которые вызывают у человека, особенно у детей, заболевание слизистой оболочки рта -- молочницу .

Дрожжеподобные грибы имеют округлуш форму, размер 8--20 мкм, размножаются почкованием. В отличие от истинных дрожжей им свойственны диморфизм (иногда образуют мицелий) и отсутствие полового размножения. При нерациональном использовании антибиотиков Candida вызывают поражение всего организма -- висцеральный кандидамикоз.

2. Пропионовокислое брожение. Характеристика пропионовокислых бактерий. Маслянокислое брожение. Возбудители маслянокислого брожения

Основные продукты пропионовокислого брожения, вызываемого несколькими видами бактерий из рода Propionibacterium, -- пропионовая (CH3CH2OH) и уксусная кислоты и CO2.

Пропионовокислые бактерии - неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5--0,8 или 1,0--1,5 мкм (в молодых культурах -- искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых -- кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Пропионовокислые бактерии родственны по ряду свойств гетероферментативным молочнокислым бактериям Они, как и молочнокислые бактерии, не встречаются в почве или водоемах. Обитают в основном в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии -- возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться.

Местообитание пропионовых бактерий -- кишечный тракт жвачных животных, молоко, твердые сыры, в приготовлении которых они принимают участие. Химизм пропионовокислого брожения сильно изменяется в зависимости от условий.

Под пропионовокислым брожением подразумевают биохимический процесс превращения бактериями сахара, молочную кислоту и ее солей в пропионовую кислоту. В этом брожении, кроме пропионовой кислоты, образуются и такие продукты, как уксусная кислота, углекислый газ, янтарная кислота, ацетоин, диацетил, другие летучие ароматические соединения - диметилсульфид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, этанол и пропанол. Химизм данного брожения подобен типичному молочнокислому брожению с той разницей, что образовавшаяся молочная кислота в этом брожении не конечный продукт, а промежуточный. От других типов брожения пропионовокислое отличается высоким выходом АТФ, участием некоторых уникальных ферментов и реакций.

Пропионовокислым бактериям свойственен бродильный тип метаболизма: они расщепляют сахара по пути Эмбдена-Мейергоффа до пропионата, ацетата, СО2 и сукцината. Химизм пропионовокислого брожения хорошо изучен и описан.

Пропионовокислое брожение имеет ряд отличий от других типов брожения, имеет высокую продуктивность и широко применяется в микробиологической промышленности для синтеза пропионовой, уксусной кислот, цианкобаламина и других метаболитов. Для этого в производстве используют пропионовокислые бактерии. Немаловажна роль явления пропионовокислого брожения в пищевой промышленности в производстве сыров, в хлебопечении, а также при приготовлении некоторых кисломолочных продуктов.

Масляно-кислое брожение -- это сложный биохимический процесс превращения сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода.

Субстратами данного типа брожения являются в основном углеводы. Полисахариды расщепляются до моносахаридов, которые изомеризуются в глюкозу и подвергаются гликолитическому расщеплению до пирувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата приводит к образованию ацетил-СоА с последующим образованием масляной кислоты.

Возбудители маслянокислого брожения широко распространены в природе и относятся к роду Clostridium (в дальнейшем Cl.), семейству Bacillaceace. Клетки грамположительные, палочковидные, форма клетки может изменяться в зависимости от условий среды. В молодом возрасте подвижны, имеют перитрихиальное жгутикование. Образует споры, диаметр которых бывает больше толщины клетки. Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами, однако существуют все переходные формы: от строгих анаэробов (Cl. pasterianum, Cl. kluyveri) до почти аэротолерантных (Cl. histolyticum, Cl. acetobutylicum). Оптимальная температура роста 30…40 °C, но есть термофильные виды с оптимальной температурой 60…75 °C (Cl. thermoaceticum, Cl. thermohydrosulfucicum).

Клостридии растут при нейтральной или щелочной реакции среды, поэтому нежелательный рост маслянокислых бактерий, например, в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах, можно полностью подавить, если продукт подкислить. Клетки клостридий образуют специфическое запасное вещество -- гранулезу (крахмалоподобный полисахарид, окрашиваемый йодом в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет) в виде гранул.

Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Cl. butyricum и Cl. acetobutylicum c образованием масляной и уксусной кислот, бутанола, этанола, ацетона, СО2 и Н2. Выход продуктов варьируется в зависимости от условий брожения.

Для получения масляной кислоты в промышленном масштабе используют крахмалосодержащее сырье: картофель, зерновые и др. Крахмал гидролизуется 0,4…0,5 %-ной серной кислотой. После нейтрализации среды известью и добавления азотсодержащих веществ в питательную среду вносят маслянокислые бактерии.

В зависимости от химического состава пищевых продуктов бактерии рода клостридиум в процессе маслянокислого брожения способны приводить к их порче.

3. Микрофлора бумаги, картона, древесины. Способы защиты от микробной деградации

Основным сырьем для производства бумаги и картона является древесина хвойных и лиственных пород. Растительное сырье перерабатывают в волокнистые полуфабрикаты - древесную массу и целлюлозу. Кроме древесной массы и целлюлозы в производстве бумаги и картона широко применяют вторичное сырье - макулатуру и тряпичную полумассу.

В связи с тем, что бумага является материалом, получаемым в основном из природной целлюлозы, к тому же ее ресурсы весьма значительны, она может конкурировать в качестве питательного субстрата для микроорганизмов с другими природными полимерами. Ежегодно огромные массы потребительской бумаги повреждаютсяи разрушаются микроорганизмами, принося огромный ущерб народному хозяйству.

В бумажном производстве носителями микроорганизмов, вызывающих повреждение бумаги, могут быть используемое сырье, оборудование, вода, воздух.

Все исходные сырьевые материалы отличаются обилием грибов и бактерий, причем видовой состав их весьма разнообразен. Каждый период производства бумаги также характеризуется разным видовым составом микроскопических грибов в зависимости от влажности и режимов производства.

Отличительной особенностью микроскопических грибов бумажного производства является их низкая устойчивость к неблагоприятным факторам, в частности к высоким температурам, поэтому микроорганизмы бумажной массы погибают во время обезвоживания бумажного полотна на сушильной машине при температуре 120 °С.

Таким образом, на поверхности бумаги непосредственно полученной в конце производства, грибы почти полностью отсутствуют, в дальнейшем попадают в процессе упаковки, хранения, во время транспортировки и переработки в изделия. Бактерии же сохраняются стойко на всех этапах производства. Особое место принадлежит спороносной бактерии Вас. subtilis.

Суспензия целлюлозы и древесной массы, остатки варочных щелоков и экстракты из древесины при изготовлении бумажной массы создают благоприятные условия для развития микроорганизмов. Обрастания, образуемые при этом формируются преимущественно из бактерий, в меньшей степени из грибов. Среди бактерий преобладает род Bacillus, например, термофильные варианты Вас. subtilis с оптимальной температурой развития +(45... 50) °С. При этом отмечено, что рост одних микроорганизмов может усиливаться под влиянием других. Например, бактерии подавляют рост отдельных грибов, тогда как отдельные виды грибов стимулируют рост друг друга.

Видовой состав микрофлоры бумаги зависит и от материалов, находящихся с ней в контакте при хранении: химических волокон, натуральной, искусственной и синтетической кожи, лаков, красок, различных пластмасс, связующих. Из огромного многообразия микроорганизмов, обитающих на бумаге, основная роль в ее разрушении принадлежит грибам и целлюлозоразрушающим бактериям разной видовой и родовой принадлежности. Так, например, в настоящее время перечень грибов, развивающихся на бумаге, составляет 308 названий из 132 родов.

В зависимости от степени повреждения изделий из бумаги и размера нанесенного ущерба грибы могут быть подразделены на пять групп:

грибы, постоянно встречающиеся на бумаге и приводящие ее к полному разрушению (Afumigatus, A. terreus и т.д., всего 25 видов);

грибы, постоянно встречающиеся на бумаге и вызывающие лишь некоторое нарушение ее текстуры (A. niger, A. flavus и т.д.);

грибы, использующие отдельные неспецифические компоненты в бумаге - воск, парафин, асфальт, шерсть, каучук, синтетические полимеры и др. Состав грибов этой группы непостоянен и расширяется по мере использования новых соединений в составе бумаги (Oidium dioxamii и т.д.);

грибы, присутствие которых на бумаге зависит от окружающей микрофлоры. Особенностью грибов этой группы является то, что иногда они преобладают над основными разрушителями бумаги;

случайные представители грибов.

Бумаги различных видов, зараженные грибом Penicillium ochrochloron (часто обнаруживается на книгах), имеют разную биостойкость (табл. 8), которую оценивали в соответствии с ГОСТ 9.801-82 по потере механической прочности, определяемой по числу двойных перегибов.

В состав картона входят разнородные материалы, включающие пористые компоненты, легко аккумулирующие влагу. Влага является одним из основных факторов, определяющих проявление физиологического функционирования микромицетов на картоне. При ее наличии случайно попавшие на картон споры грибов начинают прорастать. Постепенно рост и развитие грибов становится более интенсивным, охватывает поверхность и более глубокие слои материала. Мицелий гриба способен накапливать влагу и доступными для грибов становятся даже материалы с относительно малым влагосодержанием. Влага образуется и в результате физиолого-биохимической деятельности грибов. Картон превращается в коллоидно-биологическую систему, в которой капилляры очень часто бывают заполнены мицелием грибов, выделяющих в окружающую среду различные метаболиты, в том числе ферменты.

Для нормального развития грибов требуются определенное количество кислорода. Поэтому на их развитие положительное влияние оказывает повышенная пористость и воздухопроницаемость картона. Показано, что для развития грибов на картоне решающим фактором является не химический состав субстрата и его физико-химические свойства, а содержание капиллярной влаги, заполняющей поры волокон. Интенсивность разрушения картона особенно усиливается в присутствии легко поражаемых продуктов, главным образом разного рода связующих, покрытий, кожи и др.

Процесс разрушения картона грибами тесно связан со способностью последних синтезировать ферменты, в первую очередь целлюлозоразрушающие. Целлюлоза, содержащаяся в картоне, при повышенной относительной влажности воздуха сильно гидратируется, что значительно увеличивает поражаемость картона. Процесс старения и деструкции картона сопровождается образованием низкомолекулярных продуктов и приводит к общему снижению его микробиологической стойкости, так как грибы, используя эти легко усвояемые вещества, начинают интенсивно функционировать и выделять в окружающую среду целый букет метаболитов, которые ускоряют деструкционный процесс волокон картона.

Микроорганизмы снижают качество бумаги различным образом. Микроскопические грибы, развивающиеся только на поверхности бумаги, оставляют разноокрашенные пятна. Так, гриб Pullularia pullulans сообщает бумаге светло-синий цвет, Trichoderma или Penicillium- зеленый, Cladosporium - темный.

Плесени, повреждающие целлюлозные волокна бумаги, разрушают их с поверхности, продырявливают бумагу, прорастая внутрь нее.

В качестве защитных средств в борьбе с биологическими обрастаниями в бумажной промышленности предложено более 300 специально разработанных соединений. Однако практическое применение нашли немногие, так как биоциды для бумаги должны обладать определенными свойствами:

растворяться в воде или образовывать стойкие водные эмульсии;

не изменять свойств при температуре до +70 °С и в интервале кислотности среды (рН 4 - 7);

не сорбироваться на целлюлозных волокнах и не связываться с ними химически;

обладать высокой избирательной токсичностью для микроорганизмов обрастаний бумаги;

не обладать высокой токсичностью для окисляющей микрофлоры биоочистных сооружений.

Свойства применяемых биоцидов должны быть стабильными и длительно сохраняться. Подбор таких соединений является трудной задачей. До настоящего времени не существует средства, которое соответствовало бы всем предъявляемым требованиям.

Для борьбы с микрофлорой, повреждающей архивные документы, используют газообразные биоциды типа оксиэтилена и формальдегида.

Несмотря на большое число работ, проведенных в области исследования повреждения бумаги и изыскания защитных средств от воздействия микроорганизмов, задача разработки эффективных антисептиков для бумажной промышленности остается актуальной.

Список литературы

1.Джеффри Кибби. Атлас грибов. Определитель видов. [Пер. с англ. Е.Попова] - СПб.: ТИД Амфора, 2009.

2.Аркадьева З.А. Промышленная микробиология / З.А. Аркадьева, А.М. 3.Безбородов, И.Н. Блохина и др. - М.: Высшая школа, 1989. - 688 с. 4.Шлегель Г. Общая микробиология / Г. Шлегель. - М.: Мир, 1987.-567 с.

5.Лысак В.В. Микробиология / В.В. Лысак. - Мн.: БГУ, 2005. - 261 с.

6.Актуальные вопросы биоповреждений. - М.: Наука, 1983. - 265 с.

7.Актуальные проблемы биологических повреждений и защиты материалов, изделий и сооружений: Сб. статей. - М.: Наука, Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1989. - 256 с.

8.Микробная коррозия и ее возбудители / Е.И. Андреюк, В.И. Билай, Э.З. Коваль и др. - Киев: Наукова Думка, 1980. - 258 с.

ГОСТ 9.801-82. ЕСЗКС. Бумага. Методы определения грибостойкости. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 7 с.

ГОСТ 18610-82. ЕСЗКС. Древесина. Метод полигонных испытаний стойкости к загниванию.- М.: Изд-во стандартов, 1985. - 7 с.

Размещено на Allbest.ru