JEDNOBUNĚČNÉ HOUBY: FUNKCE, VYUŽITÍ, ROZMNOŽOVÁNÍ – BIOLOGIE – 2025

В jednobuněčné houby skládají se z jedné buňky a kvasinkových hub, všechny ostatní druhy hub jsou mnohobuněčné. Kvasinky jsou jednobuněčné houby a obvykle se nacházejí v pekařských a pivovarských kvasnicích.

Jsou považovány za jedny z prvních domestikovaných organismů známých člověku a lze je přirozeně nalézt ve slupkách některých zralých plodů.

Kvasinky jsou příliš malé na to, aby byly viditelné jednotlivě pouhým okem, ale lze je spatřit ve velkých shlucích plodů a na listech jako bílý práškovitý materiál. Některé kvasinky jsou mírnými až nebezpečnými patogeny pro lidi a jiná zvířata, zejména Candida albicans, Histoplasma a Blastomyces.

Jako jednobuněčný organismus se kvasinky rychle vyvíjejí do kolonií a často zdvojnásobují svou populaci během 75 minut až 2 hodin. Jsou to také eukaryotické organismy, které nemohou uspokojit své nutriční potřeby fotosyntézou a jako zdroj potravy vyžadují redukovanou formu uhlíku.

Kvasinky hrají důležitou roli v průmyslu, zejména v potravinářském a pivovarském průmyslu. Pivovarské kvasnice dostaly svůj název podle svého použití v pivovarnictví jako kypřicí prostředek.

Oxid uhličitý, který vzniká během fermentačního procesu Saccharomyces cerevisiae (latinsky pivo), je také kypřicím prostředkem, často používaným při výrobě chleba a jiného pečiva.

Funkce jednobuněčných hub

Jednobuněčné organismy plní řadu funkcí, ačkoli obvykle potřebují syntetizovat všechny živiny potřebné k přežití buňky, protože organismus musí provádět všechny procesy nezbytné pro fungování a reprodukci buňky.

Obecně jsou odolné vůči extrémním teplotám, což znamená, že mohou přežít ve velmi horkých i chladných podmínkách.

Jednobuněčné houby, jako jsou kvasinky a plísně, mají svůj účel. Kromě použití při pečení, například chleba, a při výrobě piva a vína, hrají také důležitou roli při rozkladu odumřelé hmoty.

reprodukce

Jak již bylo zmíněno, kvasinky jsou eukaryotické organismy. Jejich průměr je obvykle asi 0,075 mm (0,003 palce). Většina kvasinek se rozmnožuje nepohlavně během pučení: z kmenové buňky se vynoří malý kužel, který se zvětší, dozraje a odpadne.

Některé kvasinky se rozmnožují dělením kmenové buňky na dvě stejné buňky. Torula je rod divokých kvasinek, nedokonalý, který nikdy neprodukuje pohlavní spory.

Přirozené prostředí

Kvasinky jsou v přírodě rozšířené a mají širokou škálu stanovišť. Běžně se vyskytují na listech, květech a plodech rostlin, stejně jako v půdě.

Vyskytují se také na povrchu kůže a ve střevním traktu teplokrevných živočichů, kde mohou žít symbioticky nebo jako paraziti.

Takzvanou „kvasinkovou infekci“ obvykle způsobuje Candida albicans. Candida způsobuje nejen vaginální infekce, ale také opruzeniny a kvasinky v ústech a krku.

Komerční využití

V průmyslové výrobě se vybrané kmeny kvasinek pěstují v roztoku minerálních solí, melasy a amoniaku. Po zastavení růstu se kvasinky oddělí od živného roztoku, promyjí a zabalí.

Pekařské droždí se prodává jako lisované koláče obsahující škrob nebo sušené v granulované formě smíchané s kukuřičnou moukou.

Pivovarské kvasnice a nutriční kvasnice lze použít jako vitamínové doplňky. Komerční kvasnice se skládají z 50 procent z bílkovin a jsou bohatým zdrojem vitamínů B1, B2, niacinu a kyseliny listové.

Vědecký zájem

Vědci z celého světa studují kvasinky a dnes existují tisíce vědeckých prací.

Tento zájem je poháněn skutečností, že tato jednobuněčná houba je rychle rostoucí organismus v baňce, jehož DNA lze snadno manipulovat, což poskytuje vhled do základních lidských biologických procesů, včetně nemocí.

Navíc, protože se jedná o jednobuněčné organismy, lze je snadno studovat a mají buněčnou organizaci podobnou té, která se nachází u vyšších a mnohobuněčných organismů, jako jsou lidé, to znamená, že mají jádro, a proto jsou eukaryotické.

Tato podobnost v buněčné organizaci kvasinek a vyšších eukaryot vede k podobnostem v jejich základních buněčných procesech, takže objevy učiněné u kvasinek často poskytují přímé či nepřímé vodítka k tomu, jak biologické procesy fungují u lidí.

Na druhou stranu se jednobuněčné houby rychle rozmnožují a lze je snadno geneticky manipulovat. Existují také dobře definované genetické mapy a metody pro kvasinky, které poskytly vědcům první vhled do genomu a jeho organizace a znamenaly vyvrcholení genetického výzkumu sahajícího do první poloviny 20. století.

Vzhledem k tomu, že kvasinkový gen má podobnou sekvenci DNA jako lidský gen, poskytly informace, které vědci získali ze svých studií, přesvědčivé vodítka o roli těchto genů u lidí.

Historické objevy

Předpokládá se, že kvasnice se jako průmyslový mikroorganismus používají již po tisíce let a starověcí Egypťané používali jejich fermentaci k výrobě chleba.

Nacházejí se zde mlecí kameny, pečící komory a kresby něčeho, co je považováno za pekárny staré tisíce let, a dokonce i archeologické vykopávky odhalily to, co je pravděpodobně džbány obsahující zbytky vína.

Podle historie byly tyto jednobuněčné houby poprvé vizualizovány ve vysoce kvalitních čočkách kolem roku 1680 Antonem van Leeuwenhoekem.

Myslel si však, že tyto globule jsou škrobové částice z obilí používaného k výrobě mladiny (tekutý extrakt používaný při vaření piva), nikoli kvasinkové buňky pro kvašení.

Později, v roce 1789, francouzský chemik Antoine Lavoisier přispěl k pochopení základních chemických reakcí potřebných k výrobě alkoholu z cukrové třtiny.

Toho bylo dosaženo posouzením poměru výchozích látek k produktům (ethanol a oxid uhličitý) po přidání kvasničné pasty. V té době se však věřilo, že kvasinky jsou přítomny pouze k zahájení reakce, spíše než aby hrály rozhodující roli v celém procesu.

V roce 1815 vyvinul francouzský chemik Joseph-Louis Gay-Lussac metody pro uchovávání hroznové šťávy v nekvašeném stavu a zjistil, že k přeměně nekvašeného moštu je nutné zavést ferment (obsahující kvasinky), což dokazuje důležitost kvasinek v alkoholovém kvašení.

Později Charles Cagniard de la Tour v roce 1835 použil mikroskop s větším zvětšením k prokázání, že kvasinky jsou jednobuněčné organismy a rozmnožují se klíčením.

V 1850. letech XNUMX. století Louis Pasteur zjistil, že fermentované nápoje jsou výsledkem přeměny glukózy na ethanol kvasinkami, a definoval fermentaci jako „bezvzduchové dýchání“.

K objevení zymázy na konci 1800. století použil Eduard Buchner bezbuněčné extrakty získané drcením kvasinek, což je soubor enzymů, které podporují nebo katalyzují fermentaci. Za tento výzkum získal v roce 1907 Nobelovu cenu.

V letech 1933 až 1961 vyvinul Øyvind Vinge, známý jako „otec genetiky kvasinek“, spolu se svým kolegou Otto Laustsenem metody mikromanipulace kvasinek, a tak je mohl geneticky studovat.

Od té doby mnoho dalších vědců provedlo průlomový výzkum a několik z nich získalo Nobelovu cenu za své významné objevy, včetně: Dr. Lelanda Hartwella (2001); Dr. Rogera Kornberga (2006); Dr. Elizabeth Blackburnové, Carol Greiderové a Jacka Szostaka (2009) a naposledy Dr. Randyho Schekmana, Jamese Rothmana a Thomase Südhofa (2013) a Dr. Yoshinori Ohsumi (2016).

reference

1. Redaktoři Encyklopedie Britannica (2017). Kvasinky. Encyklopedie Britannica, Inc. Získáno z: global.britannica.com.
2. Keith, G. (2015). Jednobuněčné, nebo mnohobuněčné? Zábava s houbami. Zdroj: funwithfungus.weebly.com.
3. Redaktoři Wikipedie (2017). Jednobuněčný organismus. Wikipedie, otevřená encyklopedie. Zdroj: en.wikipedia.org
4. Referenční služba (2016). Co jsou to jednobuněčné houby? Zdroj: reference.com.
5. Barry Starr (2016). Jednobuněčná houba. Stanfordská univerzita. Zdroj: yeastgenome.org.

nižší houby nebo jednobuněčné houby, jejichž vegetativní tělo je tvořeno myceliem buněčné struktury, mají méně dokonalý způsob pohlavního rozmnožování než vyšší houby. Mají vysoce rozvětvené, neseptické (s absencí přepážek), mnohojaderné mycelium.

Všechny houby jsou seskupeny do jedné třídy, čeledi nebo rodu nebo jiné, na základě vnější podobnosti nebo naopak, na základě rozdílu v biologii druhu a charakteristikách jeho buněčné struktury, fyziologických a biologických vlastnostech. Ale důležitou a možná klíčovou roli v klasifikaci hub hraje typ jejich sexuální sporulace (neboli pohlavního vývoje). Na základě tohoto principu jsou všechny nižší houby zařazeny do 3 hlavních tříd:

1. oomycetes (lat. Oomycetes)
2. chytridiomycetes (lat. Chytridiomycetes)
3. zygomycetes (lat. Zygomycetes)

ale kromě nich v taxonomii nižší houby K dispozici jsou také další 3 třídy:

1. glomeromycety (lat. Glomeromycetes)
2. Hyphochytriomycetes (lat. Hyphochytriomycetes)
3. labyrinthulomycetes (lat. Labyrinthulomycetes)

z nichž každý obsahuje nebezpečné patogeny všech druhů nemocí.

1. třída nižších hub

➤ Oomycetes (z lat. oomycota nebo alveolata – široký žlab), na rozdíl např. od chytridiomycet, mají dobře vyvinuté mycelium a jejich pohlavní proces je oogamní, kdy se na nich tvoří samičí zárodečné buňky (oogonium) a samčí zárodečné buňky (antheridia). mycelium. Při jejich oplodnění se cytoplazma antheridia spojí s plazmou oogonia a jejich jádra se spojí. Vzniklá oospora zůstává v rostlinné tkáni až do jara, kdy přeroste v mycelium. Ale u některých druhů se oospora tvoří bez oplodnění. Mezi oomycety patří:

• řád saprolegniales (lat. Saprolegniales)

– jedná se o saprofytické houby, které žijí ve vodě na rozkládající se živočišné nebo rostlinné hmotě, jejich mycelium je jednobuněčné, rozvětvené, nitkovité a bezbarvé;

• řád peronosporae (lat. Peronosporales)

– jedná se o nebezpečné mikroskopické parazitické houby, které napadají živé rostliny a jen málo z nich vede saprofytický způsob života, usazují se na mrtvých, rozkládajících se rostlinách nebo hmyzu a jejich vegetativní tělo je prezentováno ve formě nebuněčného mycelia.

Zástupci této třídy hub způsobují mnoho nebezpečných chorob, jako jsou: spála cukrové řepy, plíseň brambor, sklerosporóza mnoha pěstovaných obilovin (kukuřice, rýže a proso). Jedním z nejnebezpečnějších nepřátel hroznů je nebezpečný houbový patogen zavlečený z Ameriky do Evropy – plasmapara viticola, která může infikovat všechny orgány zelené rostliny a způsobovat padlí (neboli peronospóru) hroznů – nejnebezpečnější houbovou chorobu evropských odrůd révy vinné, způsobuje obrovské škody ve vinařství. Mezi oomycety patří také patogeny plísně okurek a salátu, plísni cukrové a stolní řepy, chvojí a tabáku a bílé rzi brukvovitých plodin.

2. třída nižších hub

➤ Chytridiomycetes (z řeckého сhytridion – kapička) – jedná se o nejjednodušší mikroorganismy ve struktuře, jejichž vývoj je nutně spojen s vodou. U některých chytridiomycet je vegetativním tělem améboid (cytoplazmatická hmota), zatímco u jiných je to mycelium (mycelium), sestávající z nejtenčích hyf (plísňových vláken). A když cytoplazmatická hmota vytvoří zoosporangium (jednobuněčný orgán nepohlavního rozmnožování) se zoosporami, které pomocí bičíků infikují rostlinu při pohybu. To je princip nepohlavního rozmnožování. Při pohlavním rozmnožování vznikají v důsledku splynutí buněčných jader tzv. cysty (klidové drobné výtrusy), které se po skončení období vegetačního klidu rozdělí a z vyklíčené zygoty (buňky vzniklé jako tzv. výsledek splynutí gamet různého pohlaví). Jejich nepohlavní rozmnožování je tedy nahrazeno rozmnožováním pohlavním.

Chytridiomycetes jsou schopny infikovat mladé tkáně a orgány, což způsobuje jejich hypertrofii (růst) a výskyt výrůstků na hlízách nebo kořenech zelených ploch. Nejnebezpečnější z nich jsou Synchytrium endobioticum, původce rakoviny u brambor, a Olpidium brassicae, původce černé nožičky v zelí.

3. třída nižších hub

➤ Zygomycetes (z latiny zygos – spojení) je velká třída nižších hub, zahrnující asi 400 druhů. Jde především o obyvatele pevniny a jen málo z nich se vyskytuje ve vodě. Tato třída saprofytických hub se od oomycet liší nepřítomností zoospor, přítomností vyvinutého mnohojaderného mycelia a pohlavním rozmnožováním, které je charakteristické pouze pro ně, ve kterém jsou dvě gamety (gaméta + a gameta – ) pojistka na koncích hyf. Tento proces se nazývá zygogamie, z čehož pochází název této třídy nižších hub. V tomto případě se mohou spojit zárodečné buňky jednoho nebo dvou různých mycelií. Při slučování mužských a ženských buněk hrají důležitou roli speciální chemikálie, jako je ester kyseliny benzoové (C20H25O5). Tyto takzvané „molekuly lásky“ k sobě přitahují orgány různých pohlaví a přispívají k vytvoření zygoty.

Mezi zygomycety jsou houby entomophthora, které jsou parazity hmyzu (kobylky a sarančata) a rostlin. Některé druhy parazitují na vyšších houbách, nižších bezobratlých a skladované zelenině a ovoci. Například měkká hniloba brambor nebo známá plíseň chlebová jsou jen některé z infekčních onemocnění způsobených těmito fytopatogeny, které parazitují na keřích jahodníku a lesních jahod a postihují kořeny řepy, slunečnicové koše, ale i vinice a fíky.

Závěry a závěry

A přesto, přes všechny negativní důsledky, které jejich činnost způsobuje, se nižší houby v přírodě významně podílejí na rozkladu různých druhů organických zbytků a na potlačování množství mnoha škodlivých druhů živých organismů.