Morfologia komórki eukariota (pleśnie i drożdże), Studia - materiały, semestr 4, Mikrobiologia żywności
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
U
niwersytet
W
armińsko‐
M
azurski w Olsztynie;
K
atedra
M
ikrobiologii
P
rzemysłowej i
Ż
ywności
P
rzedmiot:
M
ikrobiologia
Ż
ywności,
Ćwiczenie 3
Ćwiczenie 3
Temat: Morfologia komórki eukariota (pleśnie i drożdże).
Grzyby
Według obecnie obowiązującej systematyki wszystkie grzyby (drożdże i pleśnie) zaliczamy
do królestwa
Mycota
(
Fungi
), do domeny:
Eucarya
czyli organizmów żywych posiadających
wyraźnie uformowane jądro komórkowe otoczone błoną jądrową. Grzyby są organizmami
heterotroficznymi
, które do procesów życiowych (metabolizmu) potrzebują związków węgla
i azotu.
Drożdże
Drożdże są organizmami jednokomórkowymi o kształcie okrągłym, elipsoidalnym,
jajowatym lub cylindrycznym. Kształt i wielkość komórki drożdży zależy nie tylko od
gatunku, ale również od warunków i wieku hodowli. Komórki drożdży osiągają zwykle
rozmiary: 2-7µm szerokości, 3-10µm długości. Optymalne warunki dla ich rozwoju to:
25-30ºC, pH 4.0-6.0. Drożdże rozwijając się w warunkach tlenowych asymilują cukry
z wytworzeniem CO
2
i H
2
O, a w warunkach beztlenowych prowadzą fermentację alkoholową.
Komórka drożdży zbudowana jest ze ściany komórkowej, błony cytoplazmatycznej,
cytoplazmy, jądra komórkowego, wakuoli i substancji zapasowych. W komórce drożdży
wyróżniamy również mitochondria, lizosomy, rybosomy i aparaty Golgiego.
Rysunek 1 – Przekrój poprzeczny przez komórkę drożdży
Ściana komórkowa
wykazuje budowę warstwową. Od zewnątrz zbudowana jest głównie
z mannanu i białka, środkową warstwę stanowi glukan, natomiast wewnętrzną wraz
z plazmolemmą (błoną cytoplazmatyczną) tworzą substancje białkowe. Funkcją ściany jest
utrzymanie odpowiedniego kształtu komórki. Młode komórki drożdży opatrzone są cienką
i elastyczną ścianą, która przyrasta i sztywnieje wraz z wiekiem komórki.
Copyright
© -
Mikš-Krajnik M.
- 1 -
U
niwersytet
W
armińsko‐
M
azurski w Olsztynie;
K
atedra
M
ikrobiologii
P
rzemysłowej i
Ż
ywności
P
rzedmiot:
M
ikrobiologia
Ż
ywności,
Ćwiczenie 3
Błona cytoplazmatyczna
jest to półprzepuszczalna warstwa zbudowana głównie z białek
i fosfolipidów otaczająca cytoplazmę, wraz ze wszystkimi organellami. Reguluje ona
transport substancji do i z komórki.
Cytoplazma
w młodej komórce drożdżowej ma jednolitą strukturę i stanowi ponad 50% jej
objętości. W cytoplazmie zachodzi większość przemian enzymatycznych, w wyniku których
następuje rozkład lub synteza związków niezbędnych do funkcjonowania komórki.
Wakuole
(wodniczki) pojawiają się w komórce w miarę procesu starzenia. Są to struktury
wypełnione wodnym roztworem soli organicznych, białek, cukrowców i innych związków.
Funkcja wakuoli polega na segregacji w komórce substancji użytecznych i odpadowych.
Pozwalają na regulację wewnątrzkomórkowego ciśnienia osmotycznego np. poprzez
odwracalną krystalizację i rozpuszczanie nadmiaru nagromadzonej soli.
Jądro komórkowe
ma kształt owalny i średnicę około 2,5 μm. Charakteryzuje się
gruzełkowatą strukturą, w jego skład wchodzą nukleoproteidy. Zawiera materiał genetyczny,
tj. chromosomy, DNA i RNA. Informacja genetyczna zapisana w chromosomach steruje
rozwojem komórki, jej rozmnażaniem oraz procesami przemiany materii.
Substancje zapasowe
są odkładane w cytoplazmie komórek drożdży rozwijających się
w podłożach obfitych w substancje odżywcze w postaci:
wolutyny
— substancji o charakterze białkowym,
glikogenu
— rezerwowego węglowodanu, jego obecność świadczy o dobrym odżywieniu
komórek.
tłuszczu
— substancji zapasowej występującej w postaci kropli zawieszonych w cytoplazmie
lub wakuoli
Rozmnażanie drożdży
Rozmnażanie bezpłciowe - wegetatywne
Pączkowanie
Pączkowanie jest to rodzaj rozmnażania bezpłciowego występujący
u drożdży m.in. z rodzajów:
Saccharomyces, Rhodotorula,
Candida.
Proces ten rozpoczyna się uwypukleniem ściany
komórkowej na powierzchni komórki macierzystej. W komórkach
o kształcie podłużnym uwypuklenia powstają na końcach,
natomiast w komórkach kulistych w dowolnym miejscu na
powierzchni. W komórce macierzystej zachodzi mitotyczny podział
jądra na dwa potomne. Jedno jądro wraz z częścią cytoplazmy
dyfunduje do powstałego uwypuklenia, zwanego pączkiem. Pączek
stopniowo powiększa się i zostaje oddzielony od komórki macierzystej ścianą komórkową.
W ten sposób wykształca się komórka potomna, która może oddzielić się od komórki
macierzystej stanowiąc samodzielny organizm (
Saccharomyces
sp.,
Rhodotorula
sp.,
Copyright
© -
Mikš-Krajnik M.
- 2 -
U
niwersytet
W
armińsko‐
M
azurski w Olsztynie;
K
atedra
M
ikrobiologii
P
rzemysłowej i
Ż
ywności
P
rzedmiot:
M
ikrobiologia
Ż
ywności,
Ćwiczenie 3
Hansenula
sp.,
Pichia
sp.) lub pozostać z nią złączona tworząc tzw. pseudogrzybnię -
pseudomycelium (
Candida
sp.). W miejscu oddzielenia się pączka na komórce macierzystej
i potomnej powstają tzw. blizny. Na powierzchni komórki macierzystej może być ponad
30 blizn. Pączkowanie może być wielobiegunowe – pączki tworzą się na całej powierzchni
komórki macierzystej, dwubiegunowe – na przeciwległych biegunach lub jednobiegunowe –
na jednym końcu komórki. Komórka potomna jest genetycznie identyczna z macierzystą,
jednak charakteryzuje ją mniejszy rozmiar. Pączkowanie drożdży zachodzi przy
sprzyjających warunkach środowiskowych, dostępności składników odżywczych, optymalnej
temperaturze.
Podział prosty (rozszczepianie)
Rozmnażanie przez podział poprzeczny jest charakterystyczne dla
drożdży z rodzaju
Schizosaccharomyces
. Proces w zasadzie
przypomina podział prosty z tą różnicą, że w przypadku drożdży
komórka rośnie wydłużając się tylko w jednym kierunku. Komórkę
potomną można odróżnić od komórki macierzystej. Przed
właściwym rozszczepieniem dochodzi do podziału mitotycznego
jądra i cytoplazmy. Następnie powstaje poprzeczna przegroda
oddzielająca nowo powstałą komórkę. Obydwie komórki potomne
dziedziczą identyczny garnitur chromosomów.
Zarodnikowanie
W niesprzyjających warunkach do rozwoju, drożdże mogą się rozmnażać przez
zarodnikowanie. U większości drożdży zarodniki tworzą się partenogenetycznie – bezpłciowo
(bez wcześniejszej kopulacji). W komórce zarodnikującej dochodzi do podziału jądra, które
jest otaczane przez cytoplazmę i własne błony determinujące kształt powstających
zarodników. Przeciętnie powstaje od 4 do 8 zarodników w komórce. Kształt zarodników jest
gatunkową cechą diagnostyczną drożdży.
Rozmnażanie płciowe – generatywne
W populacji drożdży występuje zjawisko przemiany pokoleń, czyli
następowania po sobie pokolenia haploidalnego (o pojedynczym garniturze
chromosomów) i pokolenia diploidalnego. Rozmnażanie płciowe drożdży
polega na zlaniu się (kopulacji) haploidalnych komórek o przeciwnych
znakach koniugacyjnych poprzez utworzone wyrostki. W powstałej komórce
dochodzi do kariogamii czyli zlania jąder komórkowych z wytworzeniem zygoty (komórka
diploidalna). Następnie zachodzi podział (mejoza, mitoza). Każdy zarodnik potomny
otaczany jest plazmą i błoną. Utworzone w ten sposób haploidalne zarodniki (4-8 szt.)
zamknięte są we wnętrzu komórki tworząc worek (
ascus
). Ten rodzaj rozmnażania
charakterystyczny jest dla drożdży z klasy workowców –
Ascomycetes
, np.
Saccharomyces
cerevisiae
. Zygota może również rozmnażać się na drodze wegetatywnej (przez podział lub
pączkowanie). Komórki
Saccharomyces cerevisiae
o podwójnej liczbie chromosomów są
Copyright
© -
Mikš-Krajnik M.
- 3 -
U
niwersytet
W
armińsko‐
M
azurski w Olsztynie;
K
atedra
M
ikrobiologii
P
rzemysłowej i
Ż
ywności
P
rzedmiot:
M
ikrobiologia
Ż
ywności,
Ćwiczenie 3
większe, charakteryzuje je wyższa aktywność fizjologiczna od komórek haploidalnych oraz
zdolność do wielokrotnego rozmnażania poprzez pączkowanie. Ze względu na aktywność
szczepy diploidalne
Saccharomyces cerevisiae
są częściej wykorzystywane w przemyśle.
Rysunek 2 – Sposoby rozmnażania drożdży, A) przez pączkowanie np.
Saccharomyces
cerevisiae
, B) przez podział np.
Schizosaccharomyces pombe
, C) worek z zarodnikami
np.
Saccharomyces cerevisiae
, D) przez pączkowanie, formująca się pseudogrzybnia
np.
Candida pseudotropicalis
.
Pleśnie
Podstawową jednostką budulcową pleśni jest wielokomórkowa lub wielojądrowa
strzępka
.
Zorganizowana struktura wielu strzępek nazywana jest
grzybnią
(
mycelium
). Grzybnia może
być zbudowana z komórek zawierających wiele jąder – wówczas mówimy o grzybni
jednokomórkowej inaczej cenocentrycznej. Natomiast gdy strzępki grzybni są podzielone
poprzecznymi przegrodami (septami) – mówimy o grzybni wielokomórkowej. Wyróżnia się
ponadto, grzybnię powierzchniową (powietrzną) oraz wgłębną (substratową). Septy
sąsiadujących komórek wykazują porowatość umożliwiając cytoplazmie i organellom
komórkowym swobodny przepływ. Kształt komórek pleśni jest zazwyczaj rurkowaty. Ściana
komórkowa zbudowana jest z chityny, glukanu, mannanu, białek i lipidów. Pod nią znajduje
się błona cytoplazmatyczna otaczająca cytoplazmę, w której zawieszone są wszystkie
organelle komórkowe charakterystyczne dla komórki eukariotycznej. Wyróżniamy więc:
jądro komórkowe z jąderkiem, mitochondria, lizosomy, rybosomy, aparaty Golgiego,
wakuole u dojrzałych komórek oraz retikulum endoplazmatyczne.
Rysunek 3 – Strzępki grzybni, A) niepodzielonej septami; B) podzielonej septami.
Rozmnażanie bezpłciowe - wegetatywne
Zarodnikowanie
Rozmnażanie wegetatywne pleśni zachodzi głównie przez tworzenie się zarodników (spor).
Ze względu na budowę i sposób powstawania spor wyróżnić można: endospory, konidia
artrospory. Endospory są to zarodniki wytwarzane w zarodniach zwanych sporangium
np. u
Mucor
i
Rhizopus.
Konidia są formowane egzogenicznie (egzospory) na wierzchołkach
strzępek powietrznych np. u
Aspergillus
i
Penicillium
. Natomiast artrospory powstają
w wyniku fragmentacji strzępki wegetatywnej u pleśni
Geotrichum candidum
.
Copyright
© -
Mikš-Krajnik M.
- 4 -
U
niwersytet
W
armińsko‐
M
azurski w Olsztynie;
K
atedra
M
ikrobiologii
P
rzemysłowej i
Ż
ywności
P
rzedmiot:
M
ikrobiologia
Ż
ywności,
Ćwiczenie 3
Rozmnażanie płciowe – generatywne
Rozmnażanie płciowe polega na kopulacji dwóch komórek o haploidalnej liczbie
chromosomów z utworzeniem komórki diploidalnej. W procesie można wyróżnić trzy etapy:
plazmogamię, kariogamię oraz mejozę. Plazmogamia polega na połączeniu dwóch
protoplastów i powstaniu komórki o dwóch jądrach komórkowych. Kariogamia polega na
połączeniu dwóch haploidalnych jąder w jedno jądro diploidalne (zygota). Następnie
w wyniku podziału redukcyjnego - mejozy dochodzi do powstania haploidalnych komórek
potomnych – zarodników. Ze względu na ilość zarodników i sposób ich powstawania
wyróżniamy: askospory (klasa
Ascomycetes
), zygospory (klasa
Zygomycetes
).
Klasa
Zygomycetes
- Sprzężniaki
Charakterystyka klasy:
9
Grzybnia jednokomórkowa, wielojądrowa
9
Klasę
Zygomycetes
reprezentują pleśnie
9
Rozmnażanie wegetatywne i generatywne
9
Rozmnażanie wegetatywne – zarodnikowanie (endospory) W wyniku rozwoju
komórki wegetatywnej strzępki powstaje strzępek owoconośny zwany
sporangioforem
. Na szczycie sporangioforu formuje się zarodnia –
sporangium
.
W zarodni powstają zarodniki zwane
sporangiosporami
. Zarodnia łączy się
ze strzępką wegetatywną kolumellą.
9
Rozmnażanie generatywne – w wyniku zlania dwóch odcinków strzępek grzybni
(gametangia) powstaje
zygospora
, która kiełkuje tworząc nową grzybnię.
9
Rodzaj
Rhizopus
- Grzybnia pleśni z rodzaju
Rhizopus
sp. wrasta częściowo pod
powierzchnię za pomocą chwytników. Chwytniki wyrastają ze stolonów (strzępek
grzybni rosnącej na powierzchni). Występuje często na powierzchni produktów
spożywczych np. owocach i chlebie. Najważniejsi przedstawiciele to gatunki:
Rhizopus nigricans, Rhizopus microsporus, Rhizopus stolonifer.
9
Rhizopus nigricans –
Często porasta produkty spożywcze np. owoce i chleb,
początkowo tworzy grzybnię białą, a następnie szarą.
Rysunek 4 – Budowa strzępki owoconośnej pleśni
Rhizopus
sp.
Copyright
© -
Mikš-Krajnik M.
- 5 -
[ Pobierz całość w formacie PDF ]