Гриб Пеницилл: строение, питание

Применение


Способен оказывать негативное воздействие, однако применим в фармацевтике и пищевой промышленности.

Пеницилл – строение, питание, размножение, гриб, мицелий, мукор, плесень

Плесневые грибы из рода Penicillium относятся к растениям, которые очень широко распространены в природе. Это род грибов класса несовершенных, насчитывающий более 250 видов. Особое значение имеет зеленая кистевидная плесень – пеницилл золотистый, так как используется человеком для производства пенициллина.

Естественной средой обитания пенициллов является почва. Пенициллы часто можно увидеть в виде зеленого или голубого плесневого налета на разнообразных субстратах, в основном, растительных. Гриб пеницилл имеет сходное строение с аспергиллом, также относящимся к плесневым грибам. Вегетативный мицелий пеницилла ветвящийся, прозрачный и состоит из множества клеток. Отличие пеницилла от мукора в том, что его грибница многоклеточная, тогда как у мукора – одноклеточная. Гифы гриба пеницилла либо погружены в субстрат, либо расположены на его поверхности. От гиф отходят прямостоячие или приподнимающиеся конидиеносцы. Эти образования ветвятся в верхнем отделе и формируют кисточки, несущие цепочки одноклеточных окрашенных спор – конидий. Кисточки пенициллов могут быть нескольких видов: одноярусные, двухярусные, трехярусные и несимметричные. У некоторых видов пенициллов конидии образуют пучки – коремии. Размножение пеницилла происходит с помощью спор.

Гриб пеницилл, как и мукор провоцирует порчу продуктов питания и принимает участие в разложении тканей растительных и животных организмов, благодаря большому набору выделяемых ферментов. Плесневые налеты на субстратах образуются обычно грибами нескольких видов одновременно. Питание пеницилла осуществляется за счет всасывания готовых органических веществ, поэтому пеницилл, как и все плесени, относится к грибам-паразитам. Некоторые виды пенициллов обладают патогенными свойствами по отношению к человеку, растениям и животным. Большой ущерб хозяйству наносится при размножении гриба с образованием плесени на пищевых и сельскохозяйственных продуктах. Заплесневение кормов при неправильном хранении может повлечь гибель животных после употребления их в пищу из-за накопления разных токсических продуктов.

Многие из пенициллов обладают положительными качествами для человека. Они продуцируют ферменты, антибиотики, что обусловливает их широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности. Так, антибактериальный препарат пенициллин получают при использовании Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum. Изготовление антибиотика происходит в несколько этапов. Вначале культуру гриба получают на питательных средах с добавлением кукурузного экстракта для лучшей продукции пенициллина. Затем выращивают пенициллин по способу погруженных культур в особых ферментаторах объемом в несколько тысяч литров. После извлечения пенициллина из культуральной жидкости проводится его обработка органическими растворителями и растворами солей до получения конечного продукта – натриевой или калиевой соли пенициллина.

Также плесневые грибы из рода Penicillium широко применяются в сыроварении, в частности, Penicillium camemberti, Penicillium Roquefort. Эти плесени используются в изготовлении «мраморных» сыров, к примеру, «Рокфор», «Горнцгола», «Стилтош». Все перечисленные виды сыров имеют рыхлую структуру, а также характерный вид и запах. Культуры пенициллов применяются на определенном этапе изготовления продукта. Так, при производстве сыра «Рокфор» используется селекционный штамм гриба Penicillium Roquefort, который может развиваться в рыхло спрессованном твороге, так как отлично переносит низкую концентрацию кислорода, а также устойчив к повышенному содержанию солей в кислой среде. Пеницилл выделяет протеолитические и липолитические ферменты, оказывающие воздействие на молочные белки и жиры. Сыр под влиянием плесневых грибов приобретает маслянистость, рыхлость, характерный приятный вкус и запах.

В настоящее время ученые проводят дальнейшие исследовательские работы по изучению продуктов обмена веществ пенициллов, чтобы в будущем их можно было использовать на практике в разных отраслях хозяйства.

Пенициллы по праву занимают первое место по распространению среди гифомицетов. Естественный резервуар их — почва, причем они, будучи в большинстве видов космополитами, в отличие от аспергиллов, приурочены больше к почвам северных широт.

Как и аспергиллы, они наиболее часто обнаруживаются в виде плесневых налетов, состоящих в основном из конидиеносцев с конидиями, на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.

Представители этого рода были обнаружены одновременно с аспергиллами благодаря их в общем сходной экологии, широкому распространению и морфологическому сходству.

Мицелий пенициллов в общих чертах не отличается от мицелия аспергиллов. Он бесцветный, многоклетный, ветвящийся. Основное различие между этими двумя близкими родами заключается в строении конидиального аппарата. У пенициллов он более разнообразен и представляет собой в верхней части кисточку различной степени сложности (отсюда его синоним «кистевик»). На основе строения кисточки и некоторых других признаков (морфологических и культуральных) в пределах рода установлены секции, подсекции и серии.

Самые простые конидиеносцы у пенициллов несут на верхнем конце только пучок фиалид, образующих цепочки конидий, развивающихся базипетально, как у аспергиллов. Такие конидиеносцы называют одномутовчатыми или моновертициллятными (рис 1 и 2).

Рис. 1. Строение конидиеносцев у аспергилл

Рис. 2. Строение конидиеносцев у пеницилл

Более сложная кисточка состоит из метул, т. е. более или менее длинных клеток, расположенных на вершине конидиеносца, а на каждой из них находится по пучку, или мутовке, фиалид. При этом метулы могут быть или в виде симметричного пучка, или в небольшом количестве и тогда одна из них как бы продолжает основную ось конидиеносца, а другие располагаются на нем не симметрично. В первом случае они называются симметричными (секция Biverticillata-symmetrica), во втором — асимметричными. Асимметричные конидиеносцы могут иметь еще более сложное строение: метулы тогда отходят от так называемых веточек. И наконец, у немногих видов как веточки, так и метулы могут быть расположены не в один «этаж», а в два, три и больше. Тогда кисточка оказывается как бы многоэтажной, или многомутовчатой.

Детали строения конидиеносцев (гладкие они или шиповатые, бесцветные или окрашенные), размеры их частей могут быть различны в разных сериях и у разных видов, так же как форма, строение оболочки и размеры зрелых конидий. Так же как у аспергиллов, у некоторых пенициллов имеется высшее спороношение — сумчатое (половое). Сумки так же развиваются в нлейстотециях, похожих на клейстотеции аспергиллов. Эти плодовые тела были впервые изображены в работе О. Брефельдом.

Интересно, что у пенициллов существует та же закономерность, которая отмечена для аспергиллов, а именно: чем проще строение конидиеносного аппарата (кисточки), тем у большего числа видов мы находим клейстотеции. Таким образом, чаще всего они обнаруживаются в секциях Monoverticillata и Biverticillata-Symmetrica. Чем сложнее кисточка, тем меньше в этой группе встречается видов с клейстотециями. Так, в подсекции Asymmetrica-Fasciculata, характеризующейся особенно мощными конидиеносцами, объединенными в коремии, нет ни одного вида с клейтотециями. Из этого можно заключить, что эволюция пенициллов шла в направлении усложнения конидиеносного аппарата, возрастающей продукции конидий и угасания полового размножения. По этому поводу можно высказать некоторые соображения. Так как у пенициллов, как и у аспергиллов, имеется гетерокариозис и парасексуальный цикл, то эти особенности представляют собой ту базу, на основе которой могут возникать новые формы, приспосабливающиеся к разным экологическим условиям и способные завоевать новые жизненные пространства для особей вида и обеспечивать его процветание. В соединении с тем огромным количеством конидий, которые возникают на сложном конидиеносце (оно измеряется десятками тысяч), в то время как в сумках и в нлейстотециях в целом количество спор несоизмеримо меньше, общая продукция этих новых форм может быть очень велика. Таким образом, наличие парасексуального цикла и эффективного образования конидий, по существу, обеспечивает грибам ту выгоду, которую другим организмам доставляет половой процесс по сравнению с бесполым или вегетативным размножением.

В колониях многих пенициллов, как у аспергиллов, имеются склероции, служащие, по-видимому, для перенесения неблагоприятных условий.

Таким образом, в морфологии, онтогенезе и других особенностях аспергиллов и пенициллов имеется очень много общего, что позволяет предполагать их филогенетическую близость. Некоторые пенициллы из секции Monoverticillata имеют сильно расширенную верхушку конидиеносца, напоминающую вздутие конидиеносца аспергиллов, и, как аспергиллы, встречаются чаще в южных широтах.

Внимание к пенициллам возросло, когда у них впервые была открыта способность образовывать антибиотик пенициллин. Тогда в изучение пенициллов включились ученые самых разнообразных специальностей: бактериологи, фармакологи, медики, химики и т. д. Это вполне понятно, так как открытие пенициллина было одним из выдающихся событий не только в биологии, но и в ряде других областей, особенно в медицине, ветеринарии, фитопатологии, где антибиотики нашли затем самое широкое применение. Именно пенициллин был первым открытым антибиотиком. Широкое признание и применение пенициллина сыграло большую роль в науке, так как ускорило открытие и введение в лечебную практику других антибиотических веществ.

Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были впервые отмечены русскими учеными В. А. Манассеиным и А. Г. Полотебновым еще в 70-х годах 19-го века. Они использовали эти плесени для лечения кожных заболеваний и сифилиса.

В 1928 г. в Англии профессор А. Флеминг обратил внимание на одну из чашек с питательной средой, на которую была посеяна бактерия стафиллококк. Колония бактерии перестала расти под действием попавшей из воздуха и развивавшейся в этой же чашке сине-зеленой плесени. Флеминг выделил гриб в чистую культуру (зто оказался Penicillium notatum) и продемонстрировал его способность продуцировать бактериостатическое вещество, которое он назвал пенициллином. Флеминг рекомендовал использовать это вещество и отметил, что его можно применять в медицине. Однако значение пенициллина стало очевидным в полной мере лишь в 1941 г. Флори, Чейн и другие описали методы получения, очистки пенициллина и итоги первых клинических испытаний этого препарата. После этого была намечена программа дальнейших исследований, включавшая поиски более подходящих сред и способов культивирования грибов и получения более продуктивных штаммов. Можно считать, что именно с работ по повышению продуктивности пенициллов началась история научной селекции микроорганизмов.

Еще в 1942—1943 гг. было установлено, что способностью продуцировать большое количество пенициллина обладают также некоторые штаммы другого вида — P. Chrysogenum.

Penicillium chrysogenum. Фото: Carl Wirth

Конидиеносцев у пеницилл под микроскопом. Фото: AJ Cann

Вначале пенициллин получали, используя штаммы, выделенные из различных природных источников. Это были штаммы P. notaturn и P. chrysogenum. Затем были отобраны изоляты, дававшие более высокий выход пенициллина, сначала в условиях поверхностной, а потом и погруженной культуры в особых чанах—ферментерах. Был получен мутант Q-176, отличающийся еще более высокой продуктивностью, который и использовался для промышленного получения пенициллина. В дальнейшем на основе уже этого штамма были селекционированы еще более активные варианты. Работа по получению активных штаммов ведется непрерывно. Высокопродуктивные штаммы получают преимущественно при помощи сильнодействующих факторов (рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, химические мутагены).

Лечебные свойства пенициллина очень разнообразны. Он действует на гноеродные кокки, гонококки, анаэробные бактерии, вызывающие газовую гангрену, в случаях различных абсцессов, карбункулов, раневых инфекций, остеомиелита, менингита, перитонита, эндокардитов и дает возможность спасти жизнь больных, когда другие лечебные препараты (в частности, сульфамидные) бессильны.

В 1946 г. удалось осуществить синтез пенициллина, который был идентичен природному, полученному биологическим путем. Однако современная пенициллиновая промышленность базируется на биосинтезе, так как он дает воз можность массового изготовления дешевого препарата.

Из секции Monoverticillata, представители которой чаще встречаются в более южных районах, наиболее распространен Penicillium frequentans. Он образует на питательной среде широко растущие бархатистые зеленые колонии с красновато-коричневой обратной стороной. Цепочки конидий на одном конидиеносце обычно соединены в длинные колонки, хорошо видимые при малом увеличении микроскопа. P. frequentans продуцирует ферменты пектиназу, используемую для просветления фруктовых соков, и протеиназу. При низкой кислотности среды этот гриб, как и близкий к нему P. spinulosum, образует глюконовую кислоту, а при более высокой кислотности — лимонную.

Пенициллиновая плесень. Фото: Steve Jurvetson

Продуценты пенициллина — P. chrysogenum и P. notatum. Они встречаются в почве и на различных органических субстратах. Макроскопически их колонии сходны. Они имеют зеленую окраску, и для них, как и для всех видов серии P. chrysogenum, характерно выделение на поверхности колонии эксудата желтого цвета и такого же пигмента в среду, оба эти вида вместе с пенициллином часто образуют эргостерол.

Очень большое значение имеют пенициллы из серии P. roqueforti. Они обитают в почве, но преобладают в группе сыров, характеризующихся «мраморностью». Это сыр «Рокфор», родиной которого является Франция; сыр «Горгонцола» из Северной Италии, сыр «Стилтош» из Англии и др. Всем этим сырам свойственны рыхлая структура, специфический вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и характерный аромат. Дело в том, что соответствующие культуры грибов используются в определенный момент процесса изготовления сыров. P. roqueforti и родственные виды способны расти в рыхло спрессованном твороге потому, что хорошо переносят пониженное содержание кислорода (в смеси газов, образующихся в пустотах сыра, его содержится меньше 5%). Кроме того, они устойчивы к высокой концентрации соли в кислой среде и образуют при этом липолитические и протеолитические ферменты, воздействующие на жировые и белковые компоненты молока. В настоящее время в процессе изготовления указанных сыров применяют селекционированные штаммы грибов.

Из мягких французских сыров —«Камамбер», «Бри» и др. — выделены P. camamberti и Р. саseicolum. Оба эти вида так давно и настолько адаптировались к своему специфическому субстрату, что из других источников почти не выделяются. В заключительной стадии изготовления сыров «Камамбер» или «Бри» творожную массу помещают для созревания в специальную камеру с температурой 13—14 °С и влажностью 55—60%, воздух которой содержит споры соответствующих грибов. В течение недели вся поверхность сыра покрывается пушистым белым налетом плесени толщиной 1—2 мм. Примерно в течение десяти дней плесневый налет приобретает голубоватый или зеленовато-серый цвет в случае развития P. camamberti или остается белым при преимущественном развитии Р. саseicolum. Масса сыра под воздействием ферментов грибов приобретает сочность, маслянистость, специфические вкус и аромат.

Кроме указанных пенициллов, используемых человеком в столь различных направлениях, среди представителей секции Asymmetriса имеется много вредоносных. Так, большой экономический ущерб причиняют P. digitatum и P. italicum, вызывающие гниение плодов цитрусовых. Часто обе гнили встречаются вместе, но они легко различимы, особенно в начале образования плесневых налетов. P. digitatum — раневой паразит, т. е. в здоровые, неповрежденные плоды его мицелий проникнуть не может. При благоприятных условиях он очень быстро распространяется по поверхности плодов, покрывая их в течение трех-четырех дней зеленовато-оливковым плотным налетом конидий. Пораженные плоды очень быстро сохнут на воздухе, сморщиваются и в заключение покрываются углублениями и мумифицированной коркой грязно-оливково-коричневого цвета («зеленая гниль» плодов цитрусовых).

P. digitatum и P. Italicum на цитрусовых

P. digitatum выделяет этилен, вызывающий более быстрое созревание здоровых плодов цитрусовых, находящихся поблизости от плодов, пораженных этим грибом.

P. italicum представляет собой сине-зеленую плесень, вызывающую мягкую гниль плодов цитрусовых. Этим грибом чаще поражаются апельсины и грейпфруты, чем лимоны, в то время как P. digitatum развивается с равным успехом на лимонах, апельсинах и грейпфрутах. При интенсивном развитии P. italicum плоды быстро теряют свою форму и покрываются пятнами слизи.

Конидиеносцы P. italicum часто соединяются в коремии, и тогда плесневый налет приобретает зернистость. Оба гриба имеют приятный ароматический запах.

В почве и на различных субстратах (зерне, хлебе, промышленных товарах и т. п.) часто встречается P. expansum.Но особенно известен он как причина быстро развивающейся мягкой коричневой гнили яблок. Потери яблок от этого гриба при хранении составляют иногда 85—90%. Конидиеносцы этого вида также образуют коремии. Массы спор его, присутствующие в воздухе, могут вызывать аллергические заболевания.

Некоторые виды коремиальных пенициллов приносят большой вред цветоводству. Р. согутbiferum выделяется с луковиц тюльпанов в Голландии, гиацинтов и нарциссов в Дании. Установлена также патогенность P. gladioli для луковиц гладиолусов и, по-видимому, для других растений, имеющих луковицы или мясистые корни.

Некоторые пенициллы секции Asymmetrica (P. nigricans) образуют антигрибной антибиотик гризеофульвин, который показал хорошие результаты в борьбе с некоторыми болезнями растений. Его можно использовать для борьбы с грибами, вызывающими заболевания кожи и волосяных луковиц у людей и животных.

По-видимому, наиболее процветающими в природных условиях оказываются представители секции Asymmetrica. Они имеют более широкую экологическую амплитуду, чем другие пенициллы, лучше других переносят пониженную температуру (P. puberulum, например, может образовывать плесневые налеты на мясе в холодильниках) и относительно меньшее содержание кислорода. Многие из них встречаются в почве не только в поверхностных слоях, но и на значительной глубине, особенно коремиальные формы. Для некоторых видов, как, например, для P. chrysogenum, установлены очень широкие температурные границы (от —4 до +33 °С).

Имея широкий набор ферментов, пенициллы заселяют различные субстраты и принимают самое активное участие в аэробном разрушении растительных остатков.

Многие из пенициллов обладают положительными качествами для человека. Они продуцируют ферменты, антибиотики, что обусловливает их широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности. Так, антибактериальный препарат пенициллин получают при использовании Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum. Изготовление антибиотика происходит в несколько этапов. Вначале культуру гриба получают на питательных средах с добавлением кукурузного экстракта для лучшей продукции пенициллина. Затем выращивают пенициллин по способу погруженных культур в особых ферментаторах объемом в несколько тысяч литров. После извлечения пенициллина из культуральной жидкости проводится его обработка органическими растворителями и растворами солей до получения конечного продукта – натриевой или калиевой соли пенициллина.

Содержание статьи

  • Гриб пеницилл: строение, свойства, применение
  • Какие признаки растений есть у грибов
  • Как колоть пенициллин

Пеницилл – это растение из группы плесневых грибов. Он относится к классу несовершенных и насчитывает боллее 250 видов. Наиболее известный из них пеницилл золотой, который имеет практическое применение в медицине.

Многие из пенициллиновых грибов давно используются человеком в своих целях.Грибы этого вида продуцируют антибиотики и ферменты, которые широко используются в медицине и пищевой промышленности.

Описание

Название рода происходит от латинского корня penicillum , что означает «кисть художника». Аналогия вызвана особенностями грибницы – цепочками 1-,2-,3-ярусных конидий (митоспор бесполого размножения), которые напоминают метелку.

РазмерРазмеры плесени микроскопические. В среднем конидиеносцы вырастают от 70 до 500 мкм в высоту и 1,5-5 мкм в ширину. Конидии (митоспоры) – 2-5 мкм. За 1-2 недели колонии достигают 0,2-5 см в диаметре.
ЦветЦвет плесени, как правило, однородный. В зависимости от вида бывает белым, кремовым, зеленым, желто-зеленым, желтым, голубым, оранжевым, красным, красно-коричневым, коричневым. Реже – черным.
ФормаПлодовые тела представлены нитевидными гифами вертикальной и горизонтальной ориентации, состоящие из цепочек отдельных клеток.
Органы спороношенияШляпок не образуют. Вместо них в качестве плодового тела вырастают метельчатые спорангии с сумками и цепочками конидий (спор) на самом верху. Конидиеносцы имеют 4 типа ветвления: одномутовчатый, двумутовчатый, многомутовчатый и нессиметричный.

Строение плесени сильно отличается от высших грибов – боровиков, сыроежек, сморчков и прочих. Вегетативное тело состоит из разветвленных тончайших нитей – мицелия. Их еще называют гифами. Фактически, это последовательность клеток, соединенных между собой в виде длинных цепочек.

Для размножения из гифов формируются конидиеносцы, которые тянутся кверху из субстрата. Их как раз и видно невооруженным глазом. Они разветвляются в виде метелок или кисточек, на вершине образуются неподвижные споры – конидии.

Хотя размеры отдельных гифов не превышают пол миллиметра, по мере роста плесени образуются хорошо различимые колонии. По морфологическим признакам их подразделяют на 4 типа:

  • Пучковатые: пучки конидиеносцев собраны в зернистые массы. Их еще называют колонии с наличием коремий.
  • С наличием мицелиальных тяжей: мицелий, поднимающийся над субстратом, состоит из сплетений гиф, несущих на себе отростки с конидиями.
  • Шерстистые, они же войлочные: воздушная часть мицелия развита хорошо. От гиф ответвляются конидиеносцы.
  • Бархатистые: большая часть мицелия находится в питательной среде. На поверхность выходит только пушистая (густая) масса конидиеносцев.


В природе грибы Пенициллы встречаются повсеместно, где есть органика. Хотя наибольшее представительство отмечается в почве, встретить их можно в воде, в воздухе, в помещениях, на продуктах питания. Основной источник питания – мертвые органические части растений и животных. Плесень выделяет ферменты, расщепляющие их структуру. Этот процесс называется гниением. Но есть слабые паразиты, которые питаются соками живых организмов.

Гриб Пеницилл: строение, питание

ГC(К)ОУ для обучающихся, воспитанников

с ограниченными возможностями здоровья

«Петровск – Забайкальская специальная

(коррекционная) общеобразовательная

школа-интернат»

Исследовательский проект на тему:

«Чудодейственный пеницилл»

Выполнила: Шешукова Ирина

ученица 7 «а» класса

Руководитель:

Чистофорова Елена Анатольевна

учитель биологии

Содержание

1. Введение стр 3

2. Основная часть

2.1 Особенности строения плесневых грибов стр 4-5

2.2 Целебные и полезные свойства пеницилла стр 6-8

3. Заключение стр 10

4. Список литературы стр 11

5. Приложения стр 12-13

Введение

Есть вещи, которые кажутся нам настолько обычными, что мы их не замечаем. А если и замечаем, то не задумываемся над ними. На уроках биологии мы изучили плесневые грибы и узнали, что плесневый гриб пеницилл во время войны спас очень много наших раненых солдат. Меня заинтересовал этот вопрос и я решила в домашних условиях вырастить этот гриб и изучить его чудодейственную силу.

Актуальность темы

Я выбрала именно эту тему, потому что мне интересно понять, какую роль сыграл пеницилл в годы Великой Отечественной Войны. И решила заняться её исследованием.

Цель исследования: изучение чудодейственной силы плесневого гриба пеницилла.

Объект исследования: плесневый гриб пеницилл.

Для достижения цели в процессе исследования необходимо решить следующие задачи:

  1. Изучить и проанализировать теоретический материал об особенностях строения плесневых грибов, о пользе и вреде плесени;
Читайте также:  7 растений для зимнего цветника

2. Рассмотреть чудодейственную силу пеницилла;

3. Сделать выводы.

Основная часть

2.1 Особенности строения плесневых грибов.

Свою работу я начала с выращивания гриба пеницилла. Для этого я взяла кусочек апельсина и поместила его в чашку Петри, поставила в тёплое место и стала наблюдать. Через несколько дней на апельсине появился зелёный пушок (зелёная плесень – гриб пеницилл). (Приложение). После этого изучив литературу, я узнала о строении плесневых грибов, о пользе и вреде плесени.

Естественной средой обитания пеницилла является почва. Пеницилл часто можно увидеть в виде зелёного или голубого плесневого налета на разнообразных субстратах, в основном, растительных. Гриб пеницилл имеет сходное строение с аспергиллом, также относящимся к плесневым грибам. Вегетативный мицелий пеницилла ветвящийся, прозрачный и состоит из множества клеток. Отличие пеницилла от мукора в том, что его грибница многоклеточная, тогда как у мукора — одноклеточная. Гифы гриба пеницилла либо погружены в субстрат, либо расположены на его поверхности. От гифов отходят прямостоячие или приподнимающиеся конидиеносцы. Эти образования ветвятся в верхнем отделе и формируют кисточки, несущие цепочки одноклеточных окрашенных спор — конидий. Кисточки пеницилла могут быть нескольких видов: одноярусные, двухярусные, трехярусные и несимметричные. У некоторых видов пеницилла конидийконидии образуют пучки — коремии. Размножение пеницилла происходит с помощью спор.

У некоторых грибов полового размножения нет или оно не обнаружено, и по этому их пока определили в особый “временный” класс несовершенных грибов. Когда мы произносим слово “плесень”, то очень часто имеем в виду один из грибов этого класса. Сюда относятся знаменитые пенициллы. Сыры “Рокфор”, “Камамбер” изготавливают с помощью пенициллов.

К несовершенным грибам относятся и грибы рода аспергилл. В 1960 г. в Великобритании в течение 3 месяцев погибло свыше 100 000 индюшек. Не сразу удалось выяснить причину этой напасти. Эксперты из Скотланд-Ярда сумели выяснить, что птичий корм оказался заражённым одним из аспергиллов. Гриб делал корм ядовитым.

Видя пятна плесени на книжных переплётах, мы почти наверняка можем сказать, что здесь “поработал” какой-то из аспергиллов. Поражают они и картины.

Однако человек сумел использовать аспегриллы и в своих целях. В Японии с помощью одного из аспергиллов производят рисовую водку – саке. Пищу многих народов Дальнего Востока, например жителей Китая, Вьетнама, Кореи, невозможно представить без постоянной приправы – соевого соуса. “Закваской” этого продукта является один из аспергиллов.

К несовершенным грибам относятся большинство почвенных грибов. Густой сетью пронизывают они слой почвы, будь то почва тундры тайги или пустыни. Так же к несовершенным грибам относятся грибы-хищники, “охотящиеся” на почвенных червей. Есть среди несовершенных грибов и опасные паразиты растений и животных. Например, гриб, вызывающий стригущий лишай у некоторых животных и человека. Самой дурной славой из несовершенных грибов пользуется гриб рисовый гельминтоспорий, вызвавший массовую гибель посевов риса в Индии в 1943 г. Это несчастье привело к сильнейшему голоду. Индийский специалист по грибам, направленный в пострадавшие провинции для изучения причин бедствия, рассказывал, что на всём пути его поездки на протяжении сотен километров вдоль дороги лежали мёртвые или умирающие люди.

2.2. Целебные и полезные свойства пеницилла.

В 1871 году на страницах журнала “Врач” развернулась дискуссия медиков. Одни авторы в своих статьях утверждали, что в клетках зеленой плесени развиваются болезнетворные для человека микробы. Другие начисто опровергали это, доказывая, что зеленая плесень совершенно безвредна для людей. “Кто же из них прав?” – задумался редактор журнала “Врач”, профессор Военно-медицинской академии В. А. Манассеин. Профессор сам решил провести опыты. Кончиком стального прокаленного пера он стряхнул с испорченного апельсина споры гриба пеницилла в пробирку, заполненную питательной жидкостью. Вскоре на поверхности жидкости появился пушок. Манассеин рассмотрел его под микроскопом. Вредоносных микробов не оказалось. Для полной уверенности опыт был повторен. На этот раз, рассматривая плесень под микроскопом, между тоненькими нитями

1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif” />грибницы он заметил микробы. Это повергло экспериментатора в уныние. Но профессор убедился, что микробы появляются только в старой плесени. Следовательно, молодая плесень не может нанести человеку вред.

В то же время в Петербурге работал врач-дерматолог А. Г. Полотебнов. В 1872 г. к нему в клинику привезли больного с незаживающими ранами на руке. Были испробованы все лекарства, но безуспешно. И тогда Полотебнов вспомнил об опытах своего коллеги с зеленой плесенью и решил изготовить из нее лекарство. Полотебнов взял испорченный апельсин с его корочки стряхнул кисточкой зеленую плесень в чашку с миндальным маслом. Затем тщательно перемешал и полученной смесью смазал пациенту раны. Через два дня раны больного затянулись. Уверовав в сильные антисептические свойства созданного препарата, Полотебнов стал успешно лечить им других больных, у которых были гнойные нарывы. Тогда микробиологическая наука делала первые шаги, и никто не мог объяснить чудодейственные свойства зеленой плесени. Однако эффективный лечебный препарат замечательного русского врача Полотебнова окончательно решил научный спор. Была доказана не только совершенная безвредность зеленой плесени для человека, но и выявлены ее замечательное свойство – залечивать раны и язвы. Зеленая плесень, появляющаяся на поверхности сырых кирпичей, на апельсиновой корке и в других местах состоит из спор полезного грибка зеленого кистевика, названного так за сходство с кистью (по-латыни – пенициллом). О своих опытах с зеленой плесенью Полотебнов рассказал в “Медицинском вестнике”. В 1873 г. в Петербурге вышла его книга под названием “О патологическом значении зеленой плесени”.

С болезнетворными микробами успешно борются и мельчайшие грибы микромицеты. В 1929 г. английский микробиолог профессор Александр Флемминг проводил эксперименты с бактериями. В плоских стеклянных чашках Петри ученый выращивал микробы стафилококка на питательном растворе масляного бульона. Случайно в одну чашку попала спора грибка пеницилла. Вскоре в этой чашке образовался кружочек зелени, который стал разрастаться. После того как кружок стал достаточно большим, мутный от стафилококков агар посветлел. По краям зеленого кружка обозначился широкий светлый ободок чистого агара. Лишь у краев чашки оставались микробы. Образованное грибком вещество Флемминг впоследствии назвал пенициллином. Однако выделить его из бульона ученый тогда не смог. Только спустя 12 лет А. Флемминг вместе с соотечественниками – химиками Х. Флори и Д. Чайном выделил из пеницилла антибиотик и очистили его.

Всего год потребовался советским микробиологам, чтобы получить отечественный пенициллин. В 1941 г. в одном московском бомбоубежище ученые расставили чашечки с картофелем, смоченным старым раствором медного купороса. Это были ловушки для плесневых грибков. Как только в чашечках появился зеленый пушок, его немедленно отправляли в лабораторию, где профессор З. В. Ермольева и ее помощница Т. И. Березина подвергали посев всесторонним исследованиям. Экспериментаторы работали как одержимые, пока не удалось получить из зеленых кистевиков пенициллин.

Первым пациентом, исцеленным советским пенициллином хризогенумом, оказался боец, раненый в грудь осколком снаряда. В полевом госпитале осколок вынули из его груди, однако рваная рана долго не заживала. Микробы стафилококка свирепствовали в крови раненого. Бойца в бессознательном состоянии доставили в Центральный госпиталь, где ввели нужную дозу пенициллина. Рана быстро стала заживать.

В первые два месяца, благодаря лечению пенициллином, в Центральном госпитале поправилось более тысячи фронтовиков.

Прошли годы. В разных городах нашей страны работают предприятия по производству пенициллина, где его получают, выращивая зеленую плесень в огромных чанах. Препарат из пенициллина, совершенно безвредный для человека, убивает не только золотистого стафилококка – смертоносного микроба, заражающего кровь, но и успешно подавляет развитие микробов – возбудителей дифтерии, менингита, воспаления легких, сибирской язвы и других болезней.

А как проявляет себя гриб пеницилл в природе?

Миллиарды его спор рассеяны повсюду. Главное место его обитания – почва. Не будь пеницилла и его многочисленных родственников, наша планета была бы погребена под горами различного мусора и жизнь бы прекратилась. Именно эти грибы первыми утилизируют лесные отходы. От сурового Заполярья до жарких тропиков неутомимо трудятся пенициллы, развивая активнейшую деятельность по наведению порядка в природе.

Заключение.

В результате проделанной работы я действительно убедилась в том, что плесневый гриб пеницилл оказал человечеству огромную помощь в развитии медицины.

Грибы – большая и разнообразная группа живых организмов. На Земле они возникли очень давно. Это гетеротрофные организмы, одноклеточные и многоклеточные. Подбирая информацию для проекта я узнала много интересного о царстве грибов о их лечебных свойствах. Плесневый гриб пеницилл оказал человечеству огромную помощь в развитии медицины. В начале ХХ в. ученые случайно обнаружили, что болезнетворные бактерии погибают в присутствии зелёной плесени – пеницилла. С тех пор вырабатываемое из этого гриба лекарство пенициллин стало самым важным антибиотиком, применение которого спасло миллионы человеческих жизней.

Из плесневых грибов получают и другие ценные лекарства (стрептомицин), позволяющие бороться не только с бактериями ,но и с патогенными грибами и болезнетворными бактериями.

Используемая литература:

1.Энциклопедия для детей (Биология). Автор – “Аванта+” 1997г.

2.Грибы-целители (Серия – Исцели себя сам). Автор – Олег Чистовский 1997г.

3.Книга: под редакцией А.М.Прохорова “Большая советская энциклопедия” (Издательство:”Советская энциклопедия” 1975 год; 3-е издание; Том 20).
4.Книга: под редакцией В.Славкина “Всё обо всем. Популярная энциклопедия для детей” (Издательство: АСТ. Москва 1995год; Том 1).
5.Книга: под редакцией Б.М.Дроняева “Всё обо всем. Популярная энциклопедия для детей” (Издательство: АСТ-ЛТД. Москва 1995год; Том 3).
6. Книга: под редакцией Г.П.Шалаева ,Л.Каминская, А.Саакян “Всё обо всем. Популярная энциклопедия для детей” (Издательство: АСТ-ЛТД. Москва 1997год;Том6).
7.Книга: под редакцией Г.П.Шалаева “Всё обо всем. Популярная энциклопедия для детей” (Издательство: АСТ-ЛТД. Москва 1998год; Том 10).
8. Книга: под редакцией В.Славкина “Всё обо всем. Популярная энциклопедия для детей” (Издательство: АСТ-ЛДТ. Москва 1997год; Том 14).

2.1 Особенности строения плесневых грибов стр 4-5

Пеницилл – строение, питание, размножение, гриб, мицелий, мукор, плесень

Плесневые грибы из рода Penicillium относятся к растениям. которые очень широко распространены в природе. Это род грибов класса несовершенных, насчитывающий более 250 видов. Особое значение имеет зеленая кистевидная плесень – пеницилл золотистый, так как используется человеком для производства пенициллина.

Естественной средой обитания пенициллов является почва. Пенициллы часто можно увидеть в виде зеленого или голубого плесневого налета на разнообразных субстратах, в основном, растительных. Гриб пеницилл имеет сходное строение с аспергиллом, также относящимся к плесневым грибам. Вегетативный мицелий пеницилла ветвящийся, прозрачный и состоит из множества клеток. Отличие пеницилла от мукора в том, что его грибница многоклеточная, тогда как у мукора – одноклеточная. Гифы гриба пеницилла либо погружены в субстрат, либо расположены на его поверхности. От гиф отходят прямостоячие или приподнимающиеся конидиеносцы. Эти образования ветвятся в верхнем отделе и формируют кисточки, несущие цепочки одноклеточных окрашенных спор – конидий. Кисточки пенициллов могут быть нескольких видов: одноярусные, двухярусные, трехярусные и несимметричные. У некоторых видов пенициллов конидии образуют пучки – коремии. Размножение пеницилла происходит с помощью спор.

Гриб пеницилл, как и мукор провоцирует порчу продуктов питания и принимает участие в разложении тканей растительных и животных организмов, благодаря большому набору выделяемых ферментов. Плесневые налеты на субстратах образуются обычно грибами нескольких видов одновременно. Питание пеницилла осуществляется за счет всасывания готовых органических веществ, поэтому пеницилл, как и все плесени, относится к грибам-паразитам. Некоторые виды пенициллов обладают патогенными свойствами по отношению к человеку, растениям и животным. Большой ущерб хозяйству наносится при размножении гриба с образованием плесени на пищевых и сельскохозяйственных продуктах. Заплесневение кормов при неправильном хранении может повлечь гибель животных после употребления их в пищу из-за накопления разных токсических продуктов.

Многие из пенициллов обладают положительными качествами для человека. Они продуцируют ферменты, антибиотики, что обусловливает их широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности. Так, антибактериальный препарат пенициллин получают при использовании Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum. Изготовление антибиотика происходит в несколько этапов. Вначале культуру гриба получают на питательных средах с добавлением кукурузного экстракта для лучшей продукции пенициллина. Затем выращивают пенициллин по способу погруженных культур в особых ферментаторах объемом в несколько тысяч литров. После извлечения пенициллина из культуральной жидкости проводится его обработка органическими растворителями и растворами солей до получения конечного продукта – натриевой или калиевой соли пенициллина.

Также плесневые грибы из рода Penicillium широко применяются в сыроварении, в частности, Penicillium camemberti, Penicillium Roquefort. Эти плесени используются в изготовлении «мраморных» сыров, к примеру, «Рокфор», «Горнцгола», «Стилтош». Все перечисленные виды сыров имеют рыхлую структуру, а также характерный вид и запах. Культуры пенициллов применяются на определенном этапе изготовления продукта. Так, при производстве сыра «Рокфор» используется селекционный штамм гриба Penicillium Roquefort, который может развиваться в рыхло спрессованном твороге, так как отлично переносит низкую концентрацию кислорода, а также устойчив к повышенному содержанию солей в кислой среде. Пеницилл выделяет протеолитические и липолитические ферменты, оказывающие воздействие на молочные белки и жиры. Сыр под влиянием плесневых грибов приобретает маслянистость, рыхлость, характерный приятный вкус и запах.

В настоящее время ученые проводят дальнейшие исследовательские работы по изучению продуктов обмена веществ пенициллов, чтобы в будущем их можно было использовать на практике в разных отраслях хозяйства.

Многие из пенициллов обладают положительными качествами для человека. Они продуцируют ферменты, антибиотики, что обусловливает их широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности. Так, антибактериальный препарат пенициллин получают при использовании Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum. Изготовление антибиотика происходит в несколько этапов. Вначале культуру гриба получают на питательных средах с добавлением кукурузного экстракта для лучшей продукции пенициллина. Затем выращивают пенициллин по способу погруженных культур в особых ферментаторах объемом в несколько тысяч литров. После извлечения пенициллина из культуральной жидкости проводится его обработка органическими растворителями и растворами солей до получения конечного продукта – натриевой или калиевой соли пенициллина.

Сравнение Пеницилла и Мукора

Пеницилл и Мукор – наиболее распространенные из так называемых плесневых грибов. Первый называют зеленой или голубой плесенью, второй – белой.

Оба рода размножаются спорами и участками мицелия. У Пенициллов образование спор происходит на веточках множественных спорангиеносцев. У Мукоров – на бесцветных одиночных спорангиеносцах в головчатых спорангиях сферической формы.

Главное отличие между грибами заключается в структуре их мицелия (грибницы). Род Penicillium обладает ветвистым многоклеточным мицелием. У рода Mucor мицелий представлен одной крупной сильноразветвленной клеткой со множеством ядер, не разделенной перегородками.


Род включает в себя широкий спектр видов плесени, которые являются источником антибиотиков. Пенициллин – препарат, продуцируемый P. chrysogenum – был случайно открыт Александром Флемингом в 1929 году. Ученый обнаружил вещество, подавляющее жизнедеятельность и ингибирующее рост грамположительных бактерий. После этого открытия мир медицины коренным образом изменился.

Род Пенициллум

Пенициллы являются одними из распространенных грибов, сходные по строению с Аспергиллами, этот род грибов менее чувствителен к низким температурам, что определяет его развитие и рост в почвах умеренного климата, схожего с отечественным.

Естественная среда обитания Penicillium spp. – почва, где данный вид размножается при помощи конидий, весьма развитых, в отличие от Аспергилл. Кроме того, плесневые грибы имеют склероции – своеобразные резервуары, служащие для них капсулой-убежищем в неблагоприятный период роста или жизни.

Этот вид плесневых предпочитает теплую и влажную почву, субстрат, обогащенный органическими питательными веществами, для Пеницилл это легкоокисляемые углеводы и азотсодержащие вещества.

Состав среды для роста штамма Пеницилл:

  • глюкоза;
  • лактоза;
  • крахмал;
  • сахароза;
  • сульфаты калия, натрия.

В лабораторных условиях некоторые штаммы гриба искусственно культивируют, используя неорганическую среду для биосинтеза.


Состав среды для роста штамма Пеницилл:

Исследование антибиотической активности пеницилла (Penicillium) с использованием стерильных и кондиционированных культуральной жидкостью питательных сред

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Среда» среди работ учащихся 5−7 классов

Актуальность работы

Мы живём среди микроорганизмов. Со многими из них человечество постоянно ведёт борьбу. Плесневые грибы-микромицеты атакуют наши дома. Споры грибов вызывают аллергические состояния, многие продукты поражаются микотоксинами. Человек смог заставить работать некоторые микромицеты во благо, используя их в пищевом производстве и медицине. Изучение механизмов взаимодействия микроорганизмов друг с другом позволяет усилить пользу одних и нивелировать вред других для человека. Микробиологи сумели «столкнуть» бактерии и микромицеты, выделяющие антибиотики − химические вещества, которые обладают способностью подавлять рост, размножение и даже убивать определённые виды прокариотических организмов. Плесневый гриб пеницилл (Penicillium) является ингибитором бактерий: выделяет вещества, подавляющие их активность, рост и развитие, вызывающие гибель прокариот.

Цель

Изучение антибиотической активности кондиционированной среды, созданной грибом-микромицетом пенициллом (Penicillium).

Задачи

  • Вырастить колонии бактерий кожи и микромицетов на питательных средах in vitro.
  • Выделить чистые культуры бактерий кожи (Micrococcus luteus) и пеницилла (Penicillium).
  • Исследовать взаимодействие культур бактерий и плесневых грибов друг с другом на твёрдой питательной среде in vitro.
  • Выделить культуральную жидкость, содержащую продукты жизнедеятельности гриба пеницилла.
  • Проверить влияние среды, кондиционированной культуральной жидкостью, на рост колоний бактерий Micrococcus luteus.

Описание работы

Приготовили питательную среду Чапека и вырастили in vitro колонии бактерий и микромицетов. Выделили чистые культуры бактерий кожи (Micrococcus luteus) и пеницилла (Penicillium).

Микрококк лютеус (Micrococcus luteus) – вид грамположительных неподвижных бактерий-кокков, характерный для здоровой кожи, который наиболее часто встречается на открытых поверхностях лица, рук и ног и составляет 80 % от числа всех микрококков, обитающих на коже. Пеницилл золотистый (Penicíllium chrysógenum) – один из наиболее распространённых видов рода. Мицелий сначала светлый, потом − тёмно-зелёный из-за спорообразования. Продуцент антибиотика − пенициллина.

Окрасили бактериальные клетки по методу Грама. Приготовили и изучили микропрепараты Micrococcus luteus и Penicillium под бинокулярным микроскопом.

Бактерии Micrococcus luteus располагаются в колониях по 4, 8 и более клеток. Являются грамположительными – окрашиваются в синий цвет. Конидиеносцы (гифы) пеницилла под микроскопом кистевидные, с большим количеством спор – конидий.

Посеяли бактерии и пеницилл в одну чашку Петри на питательную среду Чапека. В процессе «захвата территории» плесневый гриб поглотил колонии бактерий. Бактерии погибли: их колонии из слизистых и слегка выпуклых стали плоскими и сухими. Взаимоотношения бактерий и плесневых грибов – пример аменсализма. Аменсализм – тип межвидовых взаимоотношений, при котором один вид – аменсал – претерпевает угнетение роста и развития, а второй – ингибитор – таким испытаниям не подвержен. Бактерии Micrococcus luteus – аменсалы, их рост и развитие ингибируется микромицетом Penicíllium.

На жидкой питательной среде Чапека вырастили колонию гриба Пеницилла золотистого. Сначала цвет гриба был молочно-жёлтый без спорообразования, затем тёмно-зелёный с обильным спороношением. Прозрачная жидкая питательная среда стала тёмной. Это говорит о том, что гриб кондиционировал питательную среду, выделив в неё вещества. Мы выделили культуральную жидкость. Произвели посев бактерий на твёрдую кондиционированную питательную среду, содержащую культуральную жидкость. На кондиционированной среде колонии бактерий не появились. Антибиотическая активность культуральной жидкости подавила рост и развитие бактерий.

Результаты

В рамках «химической войны» грибы научились выделять вещества, подавляющие рост и развитие бактерий, убивающие их. А человек научился использовать эти вещества, назвав их антибиотиками.

Выводы

1. Колонии бактерий кожи и микромицетов хорошо растут in vitro в благоприятных условиях: на твёрдой питательной среде при температуре +36 °С.

2. Используя метод Коха, выделили чистые культуры бактерий кожи (Micrococcus luteus) и пеницилла (Penicillium). Свойства микроорганизмов, особенности их строения, развития и жизнедеятельности были продемонстрированы при работе с чистыми культурами.

3. На питательной среде in vitro между бактериями и микромицетами возникает аменсализм. Пеницилл прекрасно развивается и подавляет развитие колоний бактерий.

4. Используя жидкую питательную среду Чапека, получили кондиционированную среду, из которой выделили культуральную жидкость, содержащую продукты жизнедеятельности гриба пеницилла.

5. На среде, кондиционированной культуральной жидкостью, не наблюдается рост колоний бактерий Micrococcus luteus.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Материалы и оборудование: порошковый мясо-пептонный агар (МПА), минеральная основа среды Чапека, вода, колбы конические, спиртовка, стерильные микробиологические петли, чашки Петри, набор красителей по Граму: раствор генциана фиолетового, раствор Люголя, раствор фуксина; медицинские маски, микроволновая печь, лабораторные весы, термостат, бинокулярный микроскоп, нетбук, цифровая фотокамера, предметные и покровные стёкла, иммерсионное масло.

Награды/достижения

Сотрудничество с вузом при создании работы

Перспективы развития результатов работы

Результаты исследовательской работы можно использовать при изучении таких биологических и экологических тем, как «Взаимоотношения между организмами», «Строение плесневых грибов», «Экология грибов», «Особенности бактерий».

Особое мнение

«Это исследование для меня − это попытка проникнуть в принципы строения, развития, в тонкости взаимоотношений бактерий и микромицетов»

Особое мнение

(жр) Род пеницилл (Penicillium)

Таким образом, в морфологии, онтогенезе и других особенностях аспергиллов и пенициллов имеется очень много общего, что позволяет предполагать их филогенетическую близость. Некоторые пенициллы из секции Monoverticillata имеют сильно расширенную верхушку конидиеносца, напоминающую вздутие конидиеносца аспергиллов, и, как аспергиллы, встречаются чаще в южных широтах. Поэтому можно представить себе отношения между этими двумя родами и эволюцию в пределах этих родов следующим образом:

Энциклопедия “Жизнь растений”
РОД ПЕНИЦИЛЛ (PENICILLIUM)

РОД ПЕНИЦИЛЛ (PENICILLIUM)

Пенициллы по праву занимают первое место по распространению среди гифомицетов. Естественный резервуар их – почва, причем они, будучи в большинстве видов космополитами, в отличие от аспергиллов, приурочены больше к почвам северных широт.

Читайте также:  Защита и обработка коз от клещей. Заболевания коз и их лечение Чем обработать дойную козу от клещей

Как и аспергиллы, они наиболее часто обнаруживаются в виде плесневых налетов, состоящих в основном из конидиеносцев с конидиями, на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.

Представители этого рода были обнаружены одновременно с аспергиллами благодаря их в общем сходной экологии, широкому распространению и морфологическому сходству.

Мицелий пенициллов в общих чертах не отличается от мицелия аспергиллов. Он бесцветный, многоклетный, ветвящийся. Основное различие между этими двумя близкими родами заключается в строении конидиального аппарата. У пенициллов он более разнообразен и представляет собой в верхней части кисточку различной степени сложности (отсюда его синоним «кистевик»). На основе строения кисточки и некоторых других признаков (морфологических и культуральных) в пределах рода установлены секции, подсекции и серии.

Самые простые конидиеносцы у пенициллов несут на верхнем конце только пучок фиалид, образующих цепочки конидий, развивающихся базипетально, как у аспергиллов. Такие конидиеносцы называют одномутовчатыми или моновертициллятными (секция Monoverticillata, рис. 231). Более сложная кисточка состоит из метул, т. е. более или менее длинных клеток, расположенных на вершине конидиеносца, а на каждой из них находится по пучку, или мутовке, фиалид. При этом метулы могут быть или в виде симметричного пучка (рис. 231), или в небольшом количестве и тогда одна из них как бы продолжает основную ось конидиеносца, а другие располагаются на нем не симметрично (рис. 231). В первом случае они называются симметричными (секция Biverticillata-symmetrica), во втором – асимметричными (секция Аэутmetrica). Асимметричные конидиеносцы могут иметь еще более сложное строение: метулы тогда отходят от так называемых веточек <рис. 231). И наконец, у немногих видов как веточки, так и метулы могут быть расположены не в один «этаж», а в два, три и больше. Тогда кисточка оказывается как бы многоэтажной, или многомутовчатой (секция Polyverticillata). У некоторых видов конидиеносцы объединяются в пучки - коремии, особенно хорошо развитые в подсекции Asymmetrica-Fasciculata. Когда коремии преобладают в колонии, их можно видеть невооруженным глазом. Иногда они бывают высотой 1 см и больше. Если в колонии коремии слабо выражены, то она имеет мучнистую или зернистую поверхность, чаще всего в краевой зоне.

Детали строения конидиеносцев (гладкие они или шиповатые, бесцветные или окрашенные), размеры их частей могут быть различны в разных сериях и у разных видов, так же как форма, строение оболочки и размеры зрелых конидий (табл. 56).

Так же как у аспергиллов, у некоторых пенициллов имеется высшее спороношение – сумчатое (половое). Сумки так же развиваются в нлейстотециях, похожих на клейстотеции аспергиллов. Эти плодовые тела были впервые изображены в работе О. Брефельдом (1874).

Интересно, что у пенициллов существует та же закономерность, которая отмечена для аспергиллов, а именно: чем проще строение конидиеносного аппарата (кисточки), тем у большего числа видов мы находим клейстотеции. Таким образом, чаще всего они обнаруживаются в секциях Monoverticillata и Biverticillata-Symmetrica. Чем сложнее кисточка, тем меньше в этой группе встречается видов с клейстотециями. Так, в подсекции Asymmetrica-Fasciculata, характеризующейся особенно мощными конидиеносцами, объединенными в коремии, нет ни одного вида с клейтотециями. Из этого можно заключить, что эволюция пенициллов шла в направлении усложнения конидиеносного аппарата, возрастающей продукции конидий и угасания полового размножения. По этому поводу можно высказать некоторые соображения. Так как у пенициллов, как и у аспергиллов, имеется гетерокариозис и парасексуальный цикл, то эти особенности представляют собой ту базу, на основе которой могут возникать новые формы, приспосабливающиеся к разным экологическим условиям и способные завоевать новые жизненные пространства для особей вида и обеспечивать его процветание. В соединении с тем огромным количеством конидий, которые возникают на сложном конидиеносце (оно измеряется десятками тысяч), в то время как в сумках и в нлейстотециях в целом количество спор несоизмеримо меньше, общая продукция этих новых форм может быть очень велика. Таким образом, наличие парасексуального цикла и эффективного образования конидий, по существу, обеспечивает грибам ту выгоду, которую другим организмам доставляет половой процесс по сравнению с бесполым или вегетативным размножением.

В колониях многих пенициллов, как у аспергиллов, имеются склероции, служащие, по-видимому, для перенесения неблагоприятных условий.

Таким образом, в морфологии, онтогенезе и других особенностях аспергиллов и пенициллов имеется очень много общего, что позволяет предполагать их филогенетическую близость. Некоторые пенициллы из секции Monoverticillata имеют сильно расширенную верхушку конидиеносца, напоминающую вздутие конидиеносца аспергиллов, и, как аспергиллы, встречаются чаще в южных широтах. Поэтому можно представить себе отношения между этими двумя родами и эволюцию в пределах этих родов следующим образом:

Внимание к пенициллам возросло, когда у них впервые была открыта способность образовывать антибиотик пенициллин. Тогда в изучение пенициллов включились ученые самых разнообразных специальностей: бактериологи, фармакологи, медики, химики и т. д. Это вполне понятно, так как открытие пенициллина было одним из выдающихся событий не только в биологии, но и в ряде других областей, особенно в медицине, ветеринарии, фитопатологии, где антибиотики нашли затем самое широкое применение. Именно пенициллин был первым открытым антибиотиком. Широкое признание и применение пенициллина сыграло большую роль в науке, так как ускорило открытие и введение в лечебную практику других антибиотических веществ.

Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были впервые отмечены русскими учеными В. А. Манассеиным и А. Г. Полотебновым еще в 70-х годах прошлого века. Они использовали эти плесени для лечения кожных заболеваний и сифилиса.

В 1928 г. в Англии профессор А. Флеминг обратил внимание на одну из чашек с питательной средой, на которую была посеяна бактерия стафиллококк. Колония бактерии перестала расти под действием попавшей из воздуха и развивавшейся в этой же чашке сине-зеленой плесени. Флеминг выделил гриб в чистую культуру (зто оказался Penicillium notatum) и продемонстрировал его способность продуцировать бактериостатическое вещество, которое он назвал пенициллином. Флеминг рекомендовал использовать это вещество и отметил, что его можно применять в медицине. Однако значение пенициллина стало очевидным в полной мере лишь в 1941 г. Флори, Чейн и другие описали методы получения, очистки пенициллина и итоги первых клинических испытаний этого препарата. После этого была намечена программа дальнейших исследований, включавшая поиски более подходящих сред и способов культивирования грибов и получения более продуктивных штаммов. Можно считать, что именно с работ по повышению продуктивности пенициллов началась история научной селекции микроорганизмов.

Еще в 1942-1943 гг. было установлено, что способностью продуцировать большое количество пенициллина обладают также некоторые штаммы другого вида-P. chrysogenum (табл. 57). Активные штаммы были выделены в СССР в 1942 г. профессором 3. В. Ермольевой с сотрудниками. Много продуктивных штаммов выделено и за рубежом.

Вначале пенициллин получали, используя штаммы, выделенные из различных природных источников. Это были штаммы P. notaturn и P. chrysogenum. Затем были отобраны изоляты, дававшие более высокий выход пенициллина, сначала в условиях поверхностной, а потом и погруженной культуры в особых чанах-ферментерах. Был получен мутант Q-176, отличающийся еще более высокой продуктивностью, который и использовался для промышленного получения пенициллина. В дальнейшем на основе уже этого штамма были селекционированы еще более активные варианты. Работа по получению активных штаммов ведется непрерывно. Высокопродуктивные штаммы получают преимущественно при помощи сильнодействующих факторов (рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, химические мутагены).

Лечебные свойства пенициллина очень разнообразны. Он действует на гноеродные кокки, гонококки, анаэробные бактерии, вызывающие газовую гангрену, в случаях различных абсцессов, карбункулов, раневых инфекций, остеомиелита, менингита, перитонита, эндокардитов и дает возможность спасти жизнь больных, когда другие лечебные препараты (в частности, сульфамидные) бессильны.

В 1946 г. удалось осуществить синтез пенициллина, который был идентичен природному, полученному биологическим путем. Однако современная пенициллиновая промышленность базируется на биосинтезе, так как он дает воз можность массового изготовления дешевого препарата.

Из секции Monoverticillata, представители которой чаще встречаются в более южных районах, наиболее распространен Penicillium frequentans. Он образует на питательной среде широко растущие бархатистые зеленые колонии с красновато-коричневой обратной стороной. Цепочки конидий на одном конидиеносце обычно соединены в длинные колонки, хорошо видимые при малом увеличении микроскопа. P. frequentans продуцирует ферменты пектиназу, используемую для просветления фруктовых соков, и протеиназу. При низкой кислотности среды этот гриб, как и близкий к нему P. spinulosum, образует глюконовую кислоту, а при более высокой кислотности – лимонную.

Из лесных почв и подстилки главным образом хвойных лесов разных мест земного шара выделяется обычно P. thomii (табл. 56, 57), легко отличимый от других пенициллов секции Monoverticillata наличием розовых склероциев. Штаммы этого вида отличаются высокой активностью в разрушении танина, а также они образуют пенициллиновую кислоту – антибиотик, действующий на грамположительные и грамотрицательные бактерии, микобактерии, актиномицеты, на некоторые растения и животных.

Многие виды из той же секции Monoverticillata были выделены с предметов военного снаряжения, с оптических инструментов и других материалов в условиях субтропиков и тропиков.

С 1940 г. в странах Азии, особенно в Японии и Китае, известно тяжелое заболевание людей под названием отравления от желтого риса. Оно характеризуется сильным поражением центральной нервной системы, двигательных нервов, расстройством сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Причиной заболевания оказался гриб P. citreo-viride, выделяющий токсин цитреовиридин. В связи с этим было высказано предположение, что при заболевании людей бери-бери наряду с авитаминозом имеет место и острый микотоксикоз.

Не меньшее значение имеют представители секции Biverticillata-symmetrica. Они выделяются из различных почв, из растительных субстратов и промышленных изделий в условиях субтропиков и тропиков.

Многие из грибов этой секции отличаются яркой окраской колоний и выделяют пигменты, диффундирующие в окружающую среду и окрашивающие ее. При развитии этих грибов на бумаге и бумажных изделиях, на книгах, предметах искусства, тентовых покрытиях, обивках автомобилей образуются цветные пятна. Один из основных грибов на бумаге и книгах – P. purpurogenum. Его широко растущие бархатистые желтовато-зеленые колонии обрамлены желтой каймой растущего мицелия, а обратная сторона колонии имеет пурпурно-красную окраску. Красный пигмент выделяется и в окружающую среду.

Иногда P. purpurogenum паразитирует на растениях, в частности на корнях проростков кукурузы, на грибах аспергиллах, поселяется также на личинках некоторых видов комаров. Его споры, находящиеся в воздухе, могут быть причиной аллергических явлений (астмы, сенной лихорадки). Этот гриб вызывает также нередко отомикозы. Он входит в группу почвенных грибов-токсинообразователей и, в частности, угнетает развитие в почве азотфиксирующей бактерии Azotobacter chroococcnm.

Особенно большое распространение и значение среди пенициллов имеют представители секции Asymmetrica.

Выше уже говорилось о продуцентах пенициллина – P. chrysogenum и P. notatum. Они встречаются в почве и на различных органических субстратах. Макроскопически их колонии сходны. Они имеют зеленую окраску, и для них, как и для всех видов серии P. chrysogenum, характерно выделение на поверхности колонии эксудата желтого цвета и такого же пигмента в среду (табл. 57).

Можно добавить, что оба эти вида вместе с пенициллином часто образуют эргостерол.

Очень большое значение имеют пенициллы из серии P. roqueforti. Они обитают в почве, но преобладают в группе сыров, характеризующихся «мраморностью». Это сыр «Рокфор», родиной которого является Франция; сыр «Горгонцола» из Северной Италии, сыр «Стилтош» из Англии и др. Всем этим сырам свойственны рыхлая структура, специфический вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и характерный аромат. Дело в том, что соответствующие культуры грибов используются в определенный момент процесса изготовления сыров. P. roqueforti и родственные виды способны расти в рыхло спрессованном твороге потому, что хорошо переносят пониженное содержание кислорода (в смеси газов, образующихся в пустотах сыра, его содержится меньше 5%). Кроме того, они устойчивы к высокой концентрации соли в кислой среде и образуют при этом липолитические и протеолитические ферменты, воздействующие на жировые и белковые компоненты молока. В настоящее время в процессе изготовления указанных сыров применяют селекционированные штаммы грибов.

Из мягких французских сыров -«Камамбер», «Бри» и др. – выделены P. camamberti и Р. саseicolum. Оба эти вида так давно и настолько адаптировались к своему специфическому субстрату, что из других источников почти не выделяются. В заключительной стадии изготовления сыров «Камамбер» или «Бри» творожную массу помещают для созревания в специальную камеру с температурой 13-14 °С и влажностью 55-60%, воздух которой содержит споры соответствующих грибов. В течение недели вся поверхность сыра покрывается пушистым белым налетом плесени толщиной 1-2 мм. Примерно в течение десяти дней плесневый налет приобретает голубоватый или зеленовато-серый цвет в случае развития P. camamberti или остается белым при преимущественном развитии Р. саseicolum. Масса сыра под воздействием ферментов грибов приобретает сочность, маслянистость, специфические вкус и аромат.

Кроме указанных пенициллов, используемых человеком в столь различных направлениях, среди представителей секции Asymmetriса имеется много вредоносных. Так, большой экономический ущерб причиняют P. digitatum и P. italicum, вызывающие гниение плодов цитрусовых. Часто обе гнили встречаются вместе, но они легко различимы, особенно в начале образования плесневых налетов. P. digitatum – раневой паразит, т. е. в здоровые, неповрежденные плоды его мицелий проникнуть не может. При благоприятных условиях он очень быстро распространяется по поверхности плодов, покрывая их в течение трех-четырех дней зеленовато-оливковым плотным налетом конидий. Пораженные плоды очень быстро сохнут на воздухе, сморщиваются и в заключение покрываются углублениями и мумифицированной коркой грязно-оливково-коричневого цвета («зеленая гниль» плодов цитрусовых).

P. digitatum выделяет этилен, вызывающий более быстрое созревание здоровых плодов цитрусовых, находящихся поблизости от плодов, пораженных этим грибом.

P. italicum представляет собой сине-зеленую плесень, вызывающую мягкую гниль плодов цитрусовых. Этим грибом чаще поражаются апельсины и грейпфруты, чем лимоны, в то время как P. digitatum развивается с равным успехом на лимонах, апельсинах и грейпфрутах. При интенсивном развитии P. italicum плоды быстро теряют свою форму и покрываются пятнами слизи.

Конидиеносцы P. italicum часто соединяются в коремии, и тогда плесневый налет приобретает зернистость. Оба гриба имеют приятный ароматический запах.

В почве и на различных субстратах (зерне, хлебе, промышленных товарах и т. п.) часто встречается P. expansum (табл. 58).Но особенно известен он как причина быстро развивающейся мягкой коричневой гнили яблок. Потери яблок от этого гриба при хранении составляют иногда 85-90%. Конидиеносцы этого вида также образуют коремии. Массы спор его, присутствующие в воздухе, могут вызывать аллергические заболевания.

Некоторые виды коремиальных пенициллов приносят большой вред цветоводству. Р. согутbiferum выделяется с луковиц тюльпанов в Голландии, гиацинтов и нарциссов в Дании. Установлена также патогенность P. gladioli для луковиц гладиолусов и, по-видимому, для других растений, имеющих луковицы или мясистые корни.

Большое значение из коремиальных грибов имеют пенициллы из серии P. cyclopium. Они широко распространены в почве и на органических субстратах, часто выделяются с зерна и зерновых продуктов, с промышленных товаров в разных зонах земного шара и отличаются высокой и разнообразной активностью.

P. cyclopium (рис. 232) принадлежит к одним из самых сильных токсинообразователей в почве.

Некоторые пенициллы секции Asymmetrica (P. nigricans) образуют антигрибной антибиотик гризеофульвин, который показал хорошие результаты в борьбе с некоторыми болезнями растений. Его можно использовать для борьбы с грибами, вызывающими заболевания кожи и волосяных луковиц у людей и животных.

По-видимому, наиболее процветающими в природных условиях оказываются представители секции Asymmetrica. Они имеют более широкую экологическую амплитуду, чем другие пенициллы, лучше других переносят пониженную температуру (P. puberulum, например, может образовывать плесневые налеты на мясе в холодильниках) и относительно меньшее содержание кислорода. Многие из них встречаются в почве не только в поверхностных слоях, но и на значительной глубине, особенно коремиальные формы. Для некоторых видов, как, например, для P. chrysogenum, установлены очень широкие температурные границы (от -4 до +33 °С).

Имея широкий набор ферментов, пенициллы заселяют различные субстраты и принимают самое активное участие в аэробном разрушении растительных остатков.

Использование продуктов обмена веществ пенициллов далеко не исчерпано, и дальнейшее изучение, без сомнения, откроет новые возможности их применения в различных отраслях народного хозяйства.

В 1928 г. в Англии профессор А. Флеминг обратил внимание на одну из чашек с питательной средой, на которую была посеяна бактерия стафиллококк. Колония бактерии перестала расти под действием попавшей из воздуха и развивавшейся в этой же чашке сине-зеленой плесени. Флеминг выделил гриб в чистую культуру (зто оказался Penicillium notatum) и продемонстрировал его способность продуцировать бактериостатическое вещество, которое он назвал пенициллином. Флеминг рекомендовал использовать это вещество и отметил, что его можно применять в медицине. Однако значение пенициллина стало очевидным в полной мере лишь в 1941 г. Флори, Чейн и другие описали методы получения, очистки пенициллина и итоги первых клинических испытаний этого препарата. После этого была намечена программа дальнейших исследований, включавшая поиски более подходящих сред и способов культивирования грибов и получения более продуктивных штаммов. Можно считать, что именно с работ по повышению продуктивности пенициллов началась история научной селекции микроорганизмов.

Пеницилл, его использование для получения антибиотиков

Широко распространен гриб пеницилл с грибницей сизо-зеленого цвета. Он имеет многоклеточный мицелий и состоит из ветвящихся нитей, разделенных перегородками на отдельные клетки. Плодоносная гифа (конидиеносец) на верхушке разветвляется. Споры пеницилла, расположенные на концах некоторых нитей грибницы, образуют мелкие кисточки.
В 1929 году английский ученый А. Флеминг обнаружил антибактериальное действие пеницилла и выделил вещество, которое называется пенициллином. Этот гриб разводят специально для получения антибиотику пеницилла, который применяют при лечении различных воспалительных и гнойных процессов. Нашими учеными выведены наиболее высокопродуктивные формы пеницилина

76 Ответ. Дрожжи

Это одноклеточные неподвижные организмы овальной или удлиненной формы, размером 8-10 мкм. В клетке имеется ядро, митохондрии, в вакуолях накапливается много веществ (органических и неорганических), в них происходят окислительно-восстановительные процессы. Дрожжи накапливают в клетках волютин. Вегетативное размножение происходит почкованием, у некоторых видов делением. Распространены на растениях (в нектаре цветков, на поверхности сладких плодов), в почве. Много видов обладают способностью к спиртовому брожению (пивные, винные дрожжи). Имеют большое практическое значение, т.к. в процессе жизнедеятельности способны разлагать сахар на спирт и СО2 (спиртовое брожение). В связи с этим они используются в пивоваренной промышленности, для производства спирта и в хлепечении. При хлебопечении основную роль играет выделяющийся при брожении СО2. Некоторые виды рода торулла используются для изготовления молочных продуктов (кефир, кумыс и др.) Микробиологическая промышленность выпускает 150 видов продукции, крайне необходимой народному хозяйству. Ее гордость – кормовой белок, получаемый на основе выращивания дрожжей. В год его производят больше 1 млн. т. Другое важное достижение – выпуск лизина – кормовой добавки (1 т кормового белка экономит 5-8 т зерна, а 1т лизина дает возможность эффективно использовать 125 т фуражного зерна). Грибы выращивают специально для получения органических кислот (лимонной). Для получения 1,5-2 кг кристаллической лимонной кислоты надо переработать 1 т лимонов. В настоящее время для получения лимонной кислоты используются плесневые грибы, которые выращивают на сахаре. Такое производство исключает необходимость выращивания лимонов на больших площадях. Дрожжи также используют в кондитерской промышленности, в медицине. Отдельные виды участвуют в очищении сточных вод. Некоторые дрожжи выращивают на отходах различных производств для получения кормового белка – ценного корма для скота. Получение дрожжей из дешевых источников сырья показывает экономическую эффективность их производства.

77 Ответ. Грибы-паразиты, вызывающие болезни растений

Поселяются на живых растениях и питаются органическими веществами клеток растения-хозяина, сильно угнетая его. Они приносят огромны вред с/х, снижая урожайность. Известно свыше 10000 видов грибов-паразитов.

Широко распространены головневые грибы. Они поражают пшеницу, рожь, овес, кукурузу и другие злаки. В колосьях вместо зерен развивается масса черных спор. Колос похож на обуглившуюся головешку. Во время уборки хлебов споры головни попадают на здоровые зерна злаков и сохраняются в них до посева. Весной вместе с зернами попадает в землю и прорастают, образуя нити грибницы. Грибница проникает в проростки злаков и развивается внутри их стебля, питаясь соками растения-хозяина. Ко времени цветения грибница достигает колоса. Здесь она сильно разрастается, разрушая зерновки, и распадается на многочисленные споры. Головня вызывает значительные потери урожая. Чтобы уберечь урожай от головни, необходимо зерна перед посевом протравливать слабым раствором формалина или другими препаратами. На зерновых культурах часто паразитируют ржавчинные грибы и гриб-спорынья. Известно много заболеваний, вызываемых другими грибами-паразитами: “черная ножка” капусты, рак картофеля, мучнистая роса, парша плодовых деревьев, фитофтороз, сухая и мокрая гнили и другие. Все эти заболевания распространяются очень быстро, благодаря высокой энергии размножения и быстрому переносу спор на здоровые растения.

Лесному хозяйству большой вред наносят трутовики. Их споры попадают в раны на коре деревьев, прорастают в грибницу, которая быстро проникает в древесину, распространяется по ней и разрушает ее. Через несколько лет на дереве появляется твердые плодовые тела, похожие на копыта. В них образуется миллионы спор. Чтобы предупредить заражение леса трутовиками, нужно охранять деревья от поломок ветвей и повреждения коры.

Около 1000 грибов паразитирует на животных и человеке (стригущий лишай, парша, трихофития, микроскопия, сикоз кожи рук, ног, стоматит и другие), вызывая различные заболевания кожи, ногтей, волос.

Читайте также:  Все о лошади Пржевальского: почему так называется конь, интересные факты, описание

78 ответ. Роль грибов в природе и хозяйстве

В природе:

а) играют значительную роль (наряду с бактериями) в круговороте веществ;
б) почвенные грибы играют важную роль в процессах почвообразования;
в) являются санитарами планеты, уничтожая и минерализуя остатки отмерших растений и животных.

В хозяйстве приносят пользу:

а) используются в пищу плодовые тела многих шляпочных грибов;
б) дрожжи применяют в хлебопекарной, молочной, пивоваренной, винодельной и спиртовой промышленностях;
в) из аспергила черного получают лимонную кислоту;
г) из дрожжей рода торулла получают витамины В1 и В2;
д) используют для откорма животных;
е) ферменты грибов используются для осветления фруктовых соков, для переработки грубых кормов, для гидролиза белков, для гидролиза крахмала;
к) используют для получения антибиотиков (пенииллин), ростовых веществ (гиббереллин), экстракта из спорыньи;
л) применяют для биологических метода борьба с вредителями с/х (щитовками, свекловичными долгоносиком).
Из них созданы препараты для уничтожения вредных насекомых (боверин, триходермин).

Приносит вред:

а) наносят вред лесному хозяйству;
б) разрушает деревянные постройки, шпалы, фанеру (домовой гриб);
в) портят смазочные масла, лакокрасочные покрытия, вызывают коррозию метелов. Портят книги, ткани, бумагу;
г)грибы – паразиты снижают урожаи с/х растений;
д) вызывают болезни у человека и животных (кожные, поражают легкие, гайморит, поражают глаза и другое);
е) развиваясь на соломе, сене, дерне, грибы выделяют ядовитые вещества и делают корма непригодными;
ж) являются причиной гниения продуктов, сырья, овощей, фруктов.

79 ответ. Лишайники, строение лишайника, симбиоз, питание, размножение

Это своеобразные симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли. Известно около 20000 лишайников. Их двойственная природа была установлена в середине 19 века немецким ученым С. Шведенером. Несмотря на разнообразие внешней формы, все они имеют сходное внутреннее строение: тело лишайника, слоевище, образовано гифами гриба, между которами распологаются зеленые или синезеленые водоросли. В этом симбиозе гриб защищает водоросли от высыхания, механического воздействия и действия очень высоких и очень низких температур. Он обеспечивает водоросль раствором минеральных солей. В свою очередь от водоросли получает синтезируемые ею углеводы, витамины группы В. Этот симбиоз не является гармоническим сосуществованием, а здесь происходит умеренный паразитизм гриба на водоросли. Лишайниковое сожительство постоянно и исторически обусловлено, а не случайно, кратковременно. Гриб способен образовывать присоски, которыми внедряется в клетки водоросли и поглощает их содержимое. В результате этого образуется организм, отличающийся новыми биологическими свойствами. Это обеспечивает существование лишайника в самых неблагоприятных условиях, где отдельно ни тот, ни другой организм не смогли бы развиваться (на голых скалах, бесплодных почвах, на стенах). Они широко распространены в тундре – арктической и высокогорной, в тайге – в сосновых борах, часто серым ковром выстилают почву, растут на стволах деревьев, свисают с ветвей (бородачи). Встречаются на лугах, в степях, в пустынях.

Лишайники не имеют типичной зеленой окраски, у них нет стебля, листьев (этим они отличаются от мхов). Тело их состоит из слоевища, или таллома. Цвет лишайников зависит от окраски лишайниковых кислот, от пигментов, находящихся в оболочках гиф гриба.

78 ответ. Роль грибов в природе и хозяйстве

Значение пенициллина в медицине

В разгар Второй мировой войны в США производство пенициллина уже было поставлено на конвейер, что спасло от гангрены и ампутации конечностей десятки тысяч американских и союзнических солдат. Со временем метод производства антибиотика был усовершенствован, и с 1952 года сравнительно дешёвый пенициллин стал применяться практически в мировых масштабах.

При помощи пенициллина можно вылечить остеомиелит и пневмонию, сифилис и родильную горячку, предотвратить развитие инфекций после ранений и ожогов — раньше все эти заболевания были смертельными. В ходе развития фармакологии были выделены и синтезированы антибактериальные препараты других групп, и когда были получены другие виды антибиотиков, перестал быть приговором и туберкулёз.

«Проблема резистентности исключительно велика и затрагивает всех. Она вызывает большую тревогу учёных, мы можем вернуться в доантибиотиковую эру, потому что все микробы станут резистентны, ни один антибиотик не будет действовать на них. Наши неумелые действия привели к тому, что мы можем оказаться без очень мощных лекарств. Лечить такие страшные болезни, как туберкулёз, ВИЧ, СПИД, малярия, будет просто нечем», — пояснила Галина Холмогорова.

Ссылки

: неверное или отсутствующее изображение

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)
  • Викифицировать статью.
  • Проверить достоверность указанной в статье информации.

: неверное или отсутствующее изображение

род пеницилл (penicillium)

Пенициллы по праву занимают первое место по распространению среди гифомицетов. Естественный резервуар их — почва, причем они, будучи в большинстве видов космополитами, в отличие от аспергиллов, приурочены больше к почвам северных широт.

Как и аспергиллы, они наиболее часто обнаруживаются в виде плесневых налетов, состоящих в основном из конидиеносцев с конидиями, на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.

Представители этого рода были обнаружены одновременно с аспергиллами благодаря их в общем сходной экологии, широкому распространению и морфологическому сходству.

Мицелий пенициллов в общих чертах не отличается от мицелия аспергиллов. Он бесцветный, многоклетный, ветвящийся. Основное различие между этими двумя близкими родами заключается в строении конидиального аппарата. У пенициллов он более разнообразен и представляет собой в верхней части кисточку различной степени сложности (отсюда его синоним «кистевик»). На основе строения кисточки и некоторых других признаков (морфологических и культуральных) в пределах рода установлены секции, подсекции и серии.

Самые простые конидиеносцы у пенициллов несут на верхнем конце только пучок фиалид, образующих цепочки конидий, развивающихся базипетально, как у аспергиллов. Такие конидиеносцы называют одномутовчатыми или моновертициллятными (секция Monoverticillata, рис. 231). Более сложная кисточка состоит из метул, т. е. более или менее длинных клеток, расположенных на вершине конидиеносца, а на каждой из них находится по пучку, или мутовке, фиалид. При этом метулы могут быть или в виде симметричного пучка (рис. 231), или в небольшом количестве и тогда одна из них как бы продолжает основную ось конидиеносца, а другие располагаются на нем не симметрично (рис. 231). В первом случае они называются симметричными (секция Biverticillata-symmetrica), во втором — асимметричными (секция Аэутmetrica). Асимметричные конидиеносцы могут иметь еще более сложное строение: метулы тогда отходят от так называемых веточек <рис. 231). И наконец, у немногих видов как веточки, так и метулы могут быть расположены не в один «этаж», а в два, три и больше. Тогда кисточка оказывается как бы многоэтажной, или многомутовчатой (секция Polyverticillata). У некоторых видов конидиеносцы объединяются в пучки — коремии, особенно хорошо развитые в подсекции Asymmetrica-Fasciculata. Когда коремии преобладают в колонии, их можно видеть невооруженным глазом. Иногда они бывают высотой 1 см и больше. Если в колонии коремии слабо выражены, то она имеет мучнистую или зернистую поверхность, чаще всего в краевой зоне.

Детали строения конидиеносцев (гладкие они или шиповатые, бесцветные или окрашенные), размеры их частей могут быть различны в разных сериях и у разных видов, так же как форма, строение оболочки и размеры зрелых конидий (табл. 56).

Так же как у аспергиллов, у некоторых пенициллов имеется высшее спороношение — сумчатое (половое). Сумки так же развиваются в нлейстотециях, похожих на клейстотеции аспергиллов. Эти плодовые тела были впервые изображены в работе О. Брефельдом (1874).

Интересно, что у пенициллов существует та же закономерность, которая отмечена для аспергиллов, а именно: чем проще строение конидиеносного аппарата (кисточки), тем у большего числа видов мы находим клейстотеции. Таким образом, чаще всего они обнаруживаются в секциях Monoverticillata и Biverticillata-Symmetrica. Чем сложнее кисточка, тем меньше в этой группе встречается видов с клейстотециями. Так, в подсекции Asymmetrica-Fasciculata, характеризующейся особенно мощными конидиеносцами, объединенными в коремии, нет ни одного вида с клейтотециями. Из этого можно заключить, что эволюция пенициллов шла в направлении усложнения конидиеносного аппарата, возрастающей продукции конидий и угасания полового размножения. По этому поводу можно высказать некоторые соображения. Так как у пенициллов, как и у аспергиллов, имеется гетерокариозис и парасексуальный цикл, то эти особенности представляют собой ту базу, на основе которой могут возникать новые формы, приспосабливающиеся к разным экологическим условиям и способные завоевать новые жизненные пространства для особей вида и обеспечивать его процветание. В соединении с тем огромным количеством конидий, которые возникают на сложном конидиеносце (оно измеряется десятками тысяч), в то время как в сумках и в нлейстотециях в целом количество спор несоизмеримо меньше, общая продукция этих новых форм может быть очень велика. Таким образом, наличие парасексуального цикла и эффективного образования конидий, по существу, обеспечивает грибам ту выгоду, которую другим организмам доставляет половой процесс по сравнению с бесполым или вегетативным размножением.

В колониях многих пенициллов, как у аспергиллов, имеются склероции, служащие, по-видимому, для перенесения неблагоприятных условий.

Таким образом, в морфологии, онтогенезе и других особенностях аспергиллов и пенициллов имеется очень много общего, что позволяет предполагать их филогенетическую близость. Некоторые пенициллы из секции Monoverticillata имеют сильно расширенную верхушку конидиеносца, напоминающую вздутие конидиеносца аспергиллов, и, как аспергиллы, встречаются чаще в южных широтах. Поэтому можно представить себе отношения между этими двумя родами и эволюцию в пределах этих родов следующим образом:

Внимание к пенициллам возросло, когда у них впервые была открыта способность образовывать антибиотик пенициллин. Тогда в изучение пенициллов включились ученые самых разнообразных специальностей: бактериологи, фармакологи, медики, химики и т. д. Это вполне понятно, так как открытие пенициллина было одним из выдающихся событий не только в биологии, но и в ряде других областей, особенно в медицине, ветеринарии, фитопатологии, где антибиотики нашли затем самое широкое применение. Именно пенициллин был первым открытым антибиотиком. Широкое признание и применение пенициллина сыграло большую роль в науке, так как ускорило открытие и введение в лечебную практику других антибиотических веществ.

Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были впервые отмечены русскими учеными В. А. Манассеиным и А. Г. Полотебновым еще в 70-х годах прошлого века. Они использовали эти плесени для лечения кожных заболеваний и сифилиса.

В 1928 г. в Англии профессор А. Флеминг обратил внимание на одну из чашек с питательной средой, на которую была посеяна бактерия стафиллококк. Колония бактерии перестала расти под действием попавшей из воздуха и развивавшейся в этой же чашке сине-зеленой плесени. Флеминг выделил гриб в чистую культуру (зто оказался Penicillium notatum) и продемонстрировал его способность продуцировать бактериостатическое вещество, которое он назвал пенициллином. Флеминг рекомендовал использовать это вещество и отметил, что его можно применять в медицине. Однако значение пенициллина стало очевидным в полной мере лишь в 1941 г. Флори, Чейн и другие описали методы получения, очистки пенициллина и итоги первых клинических испытаний этого препарата. После этого была намечена программа дальнейших исследований, включавшая поиски более подходящих сред и способов культивирования грибов и получения более продуктивных штаммов. Можно считать, что именно с работ по повышению продуктивности пенициллов началась история научной селекции микроорганизмов.

Еще в 1942—1943 гг. было установлено, что способностью продуцировать большое количество пенициллина обладают также некоторые штаммы другого вида—P. chrysogenum (табл. 57). Активные штаммы были выделены в СССР в 1942 г. профессором 3. В. Ермольевой с сотрудниками. Много продуктивных штаммов выделено и за рубежом.

Вначале пенициллин получали, используя штаммы, выделенные из различных природных источников. Это были штаммы P. notaturn и P. chrysogenum. Затем были отобраны изоляты, дававшие более высокий выход пенициллина, сначала в условиях поверхностной, а потом и погруженной культуры в особых чанах—ферментерах. Был получен мутант Q-176, отличающийся еще более высокой продуктивностью, который и использовался для промышленного получения пенициллина. В дальнейшем на основе уже этого штамма были селекционированы еще более активные варианты. Работа по получению активных штаммов ведется непрерывно. Высокопродуктивные штаммы получают преимущественно при помощи сильнодействующих факторов (рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, химические мутагены).

Лечебные свойства пенициллина очень разнообразны. Он действует на гноеродные кокки, гонококки, анаэробные бактерии, вызывающие газовую гангрену, в случаях различных абсцессов, карбункулов, раневых инфекций, остеомиелита, менингита, перитонита, эндокардитов и дает возможность спасти жизнь больных, когда другие лечебные препараты (в частности, сульфамидные) бессильны.

В 1946 г. удалось осуществить синтез пенициллина, который был идентичен природному, полученному биологическим путем. Однако современная пенициллиновая промышленность базируется на биосинтезе, так как он дает воз можность массового изготовления дешевого препарата.

Из секции Monoverticillata, представители которой чаще встречаются в более южных районах, наиболее распространен Penicillium frequentans. Он образует на питательной среде широко растущие бархатистые зеленые колонии с красновато-коричневой обратной стороной. Цепочки конидий на одном конидиеносце обычно соединены в длинные колонки, хорошо видимые при малом увеличении микроскопа. P. frequentans продуцирует ферменты пектиназу, используемую для просветления фруктовых соков, и протеиназу. При низкой кислотности среды этот гриб, как и близкий к нему P. spinulosum, образует глюконовую кислоту, а при более высокой кислотности — лимонную.

Из лесных почв и подстилки главным образом хвойных лесов разных мест земного шара выделяется обычно P. thomii (табл. 56, 57), легко отличимый от других пенициллов секции Monoverticillata наличием розовых склероциев. Штаммы этого вида отличаются высокой активностью в разрушении танина, а также они образуют пенициллиновую кислоту — антибиотик, действующий на грамположительные и грамотрицательные бактерии, микобактерии, актиномицеты, на некоторые растения и животных. ,

Многие виды из той же секции Monoverticillata были выделены с предметов военного снаряжения, с оптических инструментов и других материалов в условиях субтропиков и тропиков.

С 1940 г. в странах Азии, особенно в Японии и Китае, известно тяжелое заболевание людей под названием отравления от желтого риса. Оно характеризуется сильным поражением центральной нервной системы, двигательных нервов, расстройством сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Причиной заболевания оказался гриб P. citreo-viride, выделяющий токсин цитреовиридин. В связи с этим было высказано предположение, что при заболевании людей бери-бери наряду с авитаминозом имеет место и острый микотоксикоз.

Не меньшее значение имеют представители секции Biverticillata-symmetrica. Они выделяются из различных почв, из растительных субстратов и промышленных изделий в условиях субтропиков и тропиков.

Многие из грибов этой секции отличаются яркой окраской колоний и выделяют пигменты, диффундирующие в окружающую среду и окрашивающие ее. При развитии этих грибов на бумаге и бумажных изделиях, на книгах, предметах искусства, тентовых покрытиях, обивках автомобилей образуются цветные пятна. Один из основных грибов на бумаге и книгах — P. purpurogenum. Его широко растущие бархатистые желтовато-зеленые колонии обрамлены желтой каймой растущего мицелия, а обратная сторона колонии имеет пурпурно-красную окраску. Красный пигмент выделяется и в окружающую среду.

Иногда P. purpurogenum паразитирует на растениях, в частности на корнях проростков кукурузы, на грибах аспергиллах, поселяется также на личинках некоторых видов комаров. Его споры, находящиеся в воздухе, могут быть причиной аллергических явлений (астмы, сенной лихорадки). Этот гриб вызывает также нередко отомикозы. Он входит в группу почвенных грибов-токсинообразователей и, в частности, угнетает развитие в почве азотфиксирующей бактерии Azotobacter chroococcnm.

Особенно большое распространение и значение среди пенициллов имеют представители секции Asymmetrica.

Выше уже говорилось о продуцентах пенициллина — P. chrysogenum и P. notatum. Они встречаются в почве и на различных органических субстратах. Макроскопически их колонии сходны. Они имеют зеленую окраску, и для них, как и для всех видов серии P. chrysogenum, характерно выделение на поверхности колонии эксудата желтого цвета и такого же пигмента в среду (табл. 57).

Можно добавить, что оба эти вида вместе с пенициллином часто образуют эргостерол.

Очень большое значение имеют пенициллы из серии P. roqueforti. Они обитают в почве, но преобладают в группе сыров, характеризующихся «мраморностью». Это сыр «Рокфор», родиной которого является Франция; сыр «Горгонцола» из Северной Италии, сыр «Стилтош» из Англии и др. Всем этим сырам свойственны рыхлая структура, специфический вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и характерный аромат. Дело в том, что соответствующие культуры грибов используются в определенный момент процесса изготовления сыров. P. roqueforti и родственные виды способны расти в рыхло спрессованном твороге потому, что хорошо переносят пониженное содержание кислорода (в смеси газов, образующихся в пустотах сыра, его содержится меньше 5%). Кроме того, они устойчивы к высокой концентрации соли в кислой среде и образуют при этом липолитические и протеолитические ферменты, воздействующие на жировые и белковые компоненты молока. В настоящее время в процессе изготовления указанных сыров применяют селекционированные штаммы грибов.

Из мягких французских сыров —«Камамбер», «Бри» и др. — выделены P. camamberti и Р. саseicolum. Оба эти вида так давно и настолько адаптировались к своему специфическому субстрату, что из других источников почти не выделяются. В заключительной стадии изготовления сыров «Камамбер» или «Бри» творожную массу помещают для созревания в специальную камеру с температурой 13—14 °С и влажностью 55—60%, воздух которой содержит споры соответствующих грибов. В течение недели вся поверхность сыра покрывается пушистым белым налетом плесени толщиной 1—2 мм. Примерно в течение десяти дней плесневый налет приобретает голубоватый или зеленовато-серый цвет в случае развития P. camamberti или остается белым при преимущественном развитии Р. саseicolum. Масса сыра под воздействием ферментов грибов приобретает сочность, маслянистость, специфические вкус и аромат.

Кроме указанных пенициллов, используемых человеком в столь различных направлениях, среди представителей секции Asymmetriса имеется много вредоносных. Так, большой экономический ущерб причиняют P. digitatum и P. italicum, вызывающие гниение плодов цитрусовых. Часто обе гнили встречаются вместе, но они легко различимы, особенно в начале образования плесневых налетов. P. digitatum — раневой паразит, т. е. в здоровые, неповрежденные плоды его мицелий проникнуть не может. При благоприятных условиях он очень быстро распространяется по поверхности плодов, покрывая их в течение трех-четырех дней зеленовато-оливковым плотным налетом конидий. Пораженные плоды очень быстро сохнут на воздухе, сморщиваются и в заключение покрываются углублениями и мумифицированной коркой грязно-оливково-коричневого цвета («зеленая гниль» плодов цитрусовых).

P. digitatum выделяет этилен, вызывающий более быстрое созревание здоровых плодов цитрусовых, находящихся поблизости от плодов, пораженных этим грибом.

P. italicum представляет собой сине-зеленую плесень, вызывающую мягкую гниль плодов цитрусовых. Этим грибом чаще поражаются апельсины и грейпфруты, чем лимоны, в то время как P. digitatum развивается с равным успехом на лимонах, апельсинах и грейпфрутах. При интенсивном развитии P. italicum плоды быстро теряют свою форму и покрываются пятнами слизи.

Конидиеносцы P. italicum часто соединяются в коремии, и тогда плесневый налет приобретает зернистость. Оба гриба имеют приятный ароматический запах.

В почве и на различных субстратах (зерне, хлебе, промышленных товарах и т. п.) часто встречается P. expansum (табл. 58). Но особенно известен он как причина быстро развивающейся мягкой коричневой гнили яблок. Потери яблок от этого гриба при хранении составляют иногда 85—90%. Конидиеносцы этого вида также образуют коремии. Массы спор его, присутствующие в воздухе, могут вызывать аллергические заболевания.

Некоторые виды коремиальных пенициллов приносят большой вред цветоводству. Р. согутbiferum выделяется с луковиц тюльпанов в Голландии, гиацинтов и нарциссов в Дании. Установлена также патогенность P. gladioli для луковиц гладиолусов и, по-видимому, для других растений, имеющих луковицы или мясистые корни.

Большое значение из коремиальных грибов имеют пенициллы из серии P. cyclopium. Они широко распространены в почве и на органических субстратах, часто выделяются с зерна и зерновых продуктов, с промышленных товаров в разных зонах земного шара и отличаются высокой и разнообразной активностью.

P. cyclopium (рис. 232) принадлежит к одним из самых сильных токсинообразователей в почве.

Некоторые пенициллы секции Asymmetrica (P. nigricans) образуют антигрибной антибиотик гризеофульвин, который показал хорошие результаты в борьбе с некоторыми болезнями растений. Его можно использовать для борьбы с грибами, вызывающими заболевания кожи и волосяных луковиц у людей и животных.

По-видимому, наиболее процветающими в природных условиях оказываются представители секции Asymmetrica. Они имеют более широкую экологическую амплитуду, чем другие пенициллы, лучше других переносят пониженную температуру (P. puberulum, например, может образовывать плесневые налеты на мясе в холодильниках) и относительно меньшее содержание кислорода. Многие из них встречаются в почве не только в поверхностных слоях, но и на значительной глубине, особенно коремиальные формы. Для некоторых видов, как, например, для P. chrysogenum, установлены очень широкие температурные границы (от —4 до +33 °С).

Имея широкий набор ферментов, пенициллы заселяют различные субстраты и принимают самое активное участие в аэробном разрушении растительных остатков.

Использование продуктов обмена веществ пенициллов далеко не исчерпано, и дальнейшее изучение, без сомнения, откроет новые возможности их применения в различных отраслях народного хозяйства.

Таким образом, в морфологии, онтогенезе и других особенностях аспергиллов и пенициллов имеется очень много общего, что позволяет предполагать их филогенетическую близость. Некоторые пенициллы из секции Monoverticillata имеют сильно расширенную верхушку конидиеносца, напоминающую вздутие конидиеносца аспергиллов, и, как аспергиллы, встречаются чаще в южных широтах. Поэтому можно представить себе отношения между этими двумя родами и эволюцию в пределах этих родов следующим образом:

Добавить комментарий