Відповідно до класифікації дріжджі відносяться до мікроскопічних грибів царства Mycota. Вони являють собою одноклітинні нерухомі мікроорганізми невеликого розміру 10-15 мкм. Незважаючи на зовнішню схожість дріжджів з великими видами бактерій, до грибів їх відносять завдяки своїй ультраструктурі клітин і методам розмноження.
Рис. 1. Вид дріжджів на чашці Петрі.
Місце проживання дріжджів
Дріжджові клітини мають різну форму: еліпсів, овалів, паличок, кульок. Розмірність також буває різна: часто довжина становить 6-12 мкм, а ширина 2-8 мкм. Це залежить від умов їх проживання або культивування, поживних компонентів і факторів зовнішнього середовища. Найбільш стабільні за властивостями молоді дріжджі, тому характеристику і опис видів проводять саме по ним.
Дріжджові організми мають всі стандартні компоненти, властиві еукаріотичних клітин. Однак, крім цього, мають унікальні відмітними властивостями грибів і поєднують в собі ознаки клітинних структур рослин і тварин:
- стінки ригідні, як у рослин,
- немає хлоропластів і є глікоген, як у тварин.
Рис. 4. Різноманітність видів дріжджів: 1 пекарські (Saccharomyces cerevisiae); 2 Мечникова найвродливіша (Metschnikowia pulcherrima); 3 кандида земляна (Candida humicola); 4 родоторула клейка (Rhodotorula glutinis); 5 родоторула червона (R. rubra); 6 родоторула золотиста (R. aurantiaca); 7 дебаріоміцес Кантарелла (Debaryomyces cantarelli); 8 криптококком Лавра (Cryptococcus laurentii); 9 Надсона довгаста (Nadsonia elongata); 10 спороболоміцес рожевий (Sporobolomyces roseus); 11 спороболоміцес хольсатікус (S. holsaticus); 12 родоспорідіум діобоватум (Rhodosporidium diobovatum).
Клітини містять мембрани, цитоплазму, а також такі органели, як:
- ядро;
- Гольджі апарат;
- Мітохондрії клітин;
- рибосомні апарат;
- жирові включення, зерна глікогену, а також валютін.
Окремі види мають в складі пігменти. У молодих дріжджів цитоплазма є гомогенною. В процесі зростання всередині них з'являються вакуолі (містять органічні і мінеральні компоненти). У процесі росту спостерігається утворення зернистості, відбувається збільшення вакуолей.
Як правило, оболонки включають декількох шарів з включеними полісахариди, жирами і азотовмісними компонентами. Деякі з видів мають ослізнелую оболонку, тому часто клітини склеєні між собою і в рідинах утворюють пластівці.
Рис. 5. Будова клітини дріжджових організмів.
Дихальні процеси дріжджів
Для дихальних процесів дріжджовим клітинам потрібен кисень, але багато їх види (факультативно-анаеробні) можуть обходитися тимчасово і без нього і отримувати енергію від процесів бродіння (бескислородное дихання), утворюючи при цьому спирти. У цьому полягає одна з головних їх відмінностей від бактерій:
серед дріжджів немає представників, здатних жити абсолютно без кисню.
Процеси дихання з киснем енергетично вигідніше для дріжджів, тому при його появі клітини завершують бродіння і переходять на кисневе дихання, виділяючи при цьому вуглекислий газ, що сприяє більш швидкому росту клітин. Такий ефект носить назву Пастера. Іноді, при великому вмісті глюкози спостерігається ефект Кребтрі, коли навіть якщо є кисень, клітини дріжджів її зброджують.
Рис. 6. Дихання дріжджових організмів.
Чим харчуються дріжджі
Багато дріжджі-хемоорганогетеротрофни, і для того, щоб отримати енергію для харчування і отримання енергії використовують органічні поживні компоненти.
В безкисневих умовах для свого харчування дріжджі воліють використовувати такі вуглеводи, як гексоза і синтезовані з неї олігосахариди. Деякі види можуть засвоювати також інші види вуглеводів пентозу, крохмаль, інулін. При доступі кисню вони здатні до споживання більш широкого кола речовин, в той числі — жирові, вуглеводневі, спиртові та інші. Такі складні види вуглеводів, як, наприклад, лігніни і целюлози, для засвоєння їм не доступні. Джерелами азоту для них, як правило, служать солі амонію і нітрати.
Рис . 7. Дріжджі під мікроскопом.
Що синтезують дріжджі
Найчастіше дріжджі продукують при обміні речовин різні види спиртів — більшу частину складають етилові, пропилові, ізоаміловий, бутилові , ізобутиловий види. Крім того, виявлено утворення летких жирних кислот, наприклад, виявлено синтез оцтової, пропіонової, масляної, ізомасляной, ізовалеріанової кислот. Крім цього, при життєдіяльності вони в невеликих концентраціях можуть виділяти в навколишнє середовище ряд речовин сивушних масел, ацетоіна, диацетилу, альдегідів, диметилсульфіду і інших. Саме з такими метаболітами часто пов'язують органолептичні властивості одержуваних при їх використанні продуктів.
Процеси розмноження дріжджів
Відмінною особливістю дріжджових клітин є їх можливість вегетативно розмножуватися, при порівнянні з іншими грибами, що відбувається як від почковиваніе суперечка або, наприклад, зигот клітин (як, наприклад, пологів Candida або Pichia). Частина дріжджів можуть реалізовувати процеси статевого розмноження, що містять міцеліальні стадії, коли спостерігається утворення зиготи і подальша її трансформація в «сумку» спорами. Деяких дріжджі, що утворюють міцелій (наприклад, пологів Endomyces або Galactomyces) здатні до розпаду на окремі клітини артроспори.
Рис. 8. Розмноження дріжджів.
Від чого залежить ріст дріжджів
Процеси зростання дріжджових організмів залежать від різноманітних факторів зовнішнього середовища — температури, вологості, кислотності, осмотичного тиску. Більшість дріжджів воліють середню температуру, серед них практично немає видів-екстремофіл, які вважають за краще надто високу або, навпаки, низьку температуру. Відомо існування видів, здатних переносити несприятливі умови навколишнього середовища. Придушити зростання і розвиток деяких дріжджових організмів можна, використовуючи антибіотики.
Рис. 9. Виробництво дріжджів.
чим корисні дріжджі
Часто дріжджі застосовуються в домашньому господарстві або промисловості. Людина вже давно почав їх використання для своєї життєдіяльності, наприклад, при приготуванні хліба і напоїв. Сьогодні їх біологічні здібності застосовуються при синтезі корисних речовин полісахаридів, ферментів, вітамінів, органічних кислот, каротиноїдів.
Рис. 10. Bіно продукт, одержуваний за рахунок діяльності дріжджів.
Застосування дріжджів в медицині
Дріжджі використовують у біотехнологічних процесах при виробництві лікарських речовин інсулін, інтерферон, гетерологічние білки. Медики часто прописують пивні дріжджі ослабленим людям при алергічних захворюваннях. Застосовують їх і в косметологічних цілях для зміцнення волосся, нігтів, поліпшення стану шкіри.
Рис. 11. Дріжджі в косметології.
Крім того, серед дріжджів зустрічаються види (наприклад, Saccharomycesboulardii), здатні підтримувати і відновлювати мікрофлору шлунково-кишкового тракту, а також знімають симптоми і ризик виникнення діареї та знижують скорочення мускулатури у пацієнтів з синдромами роздратованого кишечника.
чи існують шкідливі дріжджі ?
Відомо, що розмноження дріжджів в продуктах харчування здатне викликати їх псування (наприклад, відбуваються процеси спучування, зміни запахів і смаків). Крім того, за даними фахівців-мікологів, серед них бувають патогенні, здатні викликати різні порушення живих організмів, а також ряд серйозних хвороб людей, у яких ослаблений імунітет.
Серед хвороб людини виділяють, наприклад, кандидози, спричинені дріжджами Candida, і криптококозі, збудником якого є Cryptococcusneoformans. Показано, що дані патогенні види дріжджів часто бувають нормальними мешканцями мікрофлори людини і начитають активно розмножуватися саме при ослабленні, при отриманні різних травм, при виникненні опіків, після хірургічних втручань, при тривалому прийомі антибіотиків, іноді у маленьких або, навпаки, літніх людей.