Грибок дрожжевой и его правильное лечение. Каким образом размножаются дрожжи

Микроскопические грибки, которые влияют на жизнедеятельность человека, можно условно поделить на 3 большие группы: плесневые грибы, дрожжевые (дрожжеподобные) и грибы-дерматофиты.

Патогенные для человеческого организма дрожжеподобные или дрожжевые грибы представлены 3-мя основными видами:

• Рода Candida - причина кандидоза полости рта, половых органов, ногтевой пластины;
• Рода Malassezia - основная причина себорейного дерматита;
• Cryptococcus neoformans - вызывает криптококкоз, криптококковый менингит.

Грибок рода Кандида поражает слизистые оболочки.

Грибок заразен и передается с продуктами питания, половым путем, от матери к ребенку во время родов или кормления грудью. Попадая в благоприятную среду, дрожжи и дрожжеподобные грибы размножаются путем почкования и прорастания. Анаэробные грибки рода Candida чаще поражают слизистые оболочки, используя для питания аминокислоты, белковые фрагменты и белки. В то же время выделение грибков токсично и отравляет организм человека, а в таких условиях к недугу может присоединиться другая инфекция, например, плесневый гриб.

Причины возникновения

Обитая на поверхности человеческого тела с его рождения, условно-патогенные грибки рода Candida не причиняют вред. Размножение и интенсивный рост сдерживаются «хорошими» бактериями и адекватной работой иммунной системы. Чтобы картина изменилась и дрожжевая инфекция проявила себя, должно произойти следующее:

• иммунитет станет слабее из-за хронического недуга;
• произойдет перестройка в работе гормональной системы (например, интенсивный синтез прогестерона и эстрогена при беременности);
• создастся благоприятная среда для роста грибка - одежда не пропускает воздух, сильно обтягивает тело.

Дополнительно оказывают влияние такие факторы:

• прием гормональных контрацептивов, принятых перорально;
• эндокринные нарушения, такие как сахарный диабет.

Симптомы заболевания

Поражение полости рта

Развитие язвочек в ротовой полости вызывает болезненные ощущения во время еды.

Как у женщин, так и у мужчин грибковое поражение полости рта имеет одинаковые симптомы. Вначале тоненькая белесая пленка покрывает поверхность десен. Далее грибок распространяется на внутреннюю поверхность щек и язык. Появляется плотный белый налет, при удалении которого заметно покраснение поверхности слизистой рта. Если лекарство не применяют, грибок поражает ротоглодочную часть, выходит за пределы рта, образуя трещинки в углах губ. На этой стадии недуга говорить и принимать пищу становится затруднительно. Причина в том, что поверхность слизистой очень сухая, на ней формируются язвочки.

Грибковое поражение ногтей

Поражение дрожжеподобным грибком ногтей на руках сопровождают признаки:

• изменение толщины ногтевой пластины;
• деформирование поверхности;
• смена цвета на грязно-желтый, а иногда - черный;
• ломкость края ногтей рук, при этом сама пластина отходит от ногтевого ложа.

Молочница у женщин

Симптомы молочницы знакомы 75% женщин. Дрожжевой грибок у женщин при благоприятных условиях активно размножается во влагалище. К перечню симптомов гинекология относит:

• чувство жжения в области вульвы - вход во влагалище, на половых губах;
• изменение выделений - приобретают вид сгустков наподобие творога, с характерным запахом «прокисшего молока»;
• раздражение слизистой поверхности при попадании мочи особенно чувствительно;
• дискомфорт в интимных отношениях, так как поверхность влагалища иссушивается, появляются микротравмы.

Кандидоз у мужчин

Опасность болезни у мужчин в длительном инкубационном периоде.

Дрожжевой грибок у мужчин может длительное время не давать о себе знать. Проявление недуга - сигнал для мужчины о серьезных проблемах со здоровьем. Головка полового члена краснеет, могут появиться высыпания в виде пузырьков. Происходит возникновение налета белого цвета, по консистенции напоминающий творожную массу. Поверхность гениталий становится сухой, втягивание и вытягивание головки причиняет боль. Половая жизнь причиняет дискомфорт. Если заболевание запущено, грибковые инфекции распространяются на коже бедра с внутренней поверхности ног. Грибок на теле - одна из причин появления покраснения, сухости кожи.

Молочница при беременности

Во время беременности молочница может заявить о себе не единожды. Причина подобного явления в том, что грибок всегда является компонентом нормальной микрофлоры человека. Наступление беременности сопровождает гормональная перестройка организма, иммунитет ослаблен. Грибок интенсивно размножается, и будущую маму одолевают симптомы молочницы: зуд, жжение, выделения. Если кандидоз не лечится, то для первого триместра это грозит абортом. Возникновение молочницы у беременных во 2-м и 3-м триместре - высокий риск инфицирования ребенка во время родоразрешения.

Диагностические мероприятия

Диагностические мероприятия проводятся врачами - дерматологом, микологом, гинекологом. Визуальный осмотр больного, забор биоматериала на бакпосев. Лабораторный анализ позволяет поставить точный диагноз и определить источник заражения. Биоматериалом служат чешуйки кожи или ногтей.

Как лечить заболевание?

Медикаментозные лекарства

Самолечение может спровоцировать хроническую форму болезни.

Так как рассматриваемый источник недуга - дрожжеподобный грибок, то и для лечения дрожжевого грибка назначают противогрибковые препараты, а в случае осложненного заболевания, антисептические препараты. Медикаментозное лечение молочницы в гинекологии или дерматологии назначает лечащий врач, основываясь на результатах лабораторных анализов. Рекомендации по лечению различных , представлены в таблице:

Вид кандидоза	Системный препарат	Местная терапия
Полости рта	«Нистатин»; «Флуконазол».	обработка полости рта раствором соды, йода; орошение слизистой раствором «Мирамистина»; обработка уголков губ мазью «Амфотерицин».
Грибок ногтей	«Флюкостат».	Нанесение крема - «Ламизил», «Экзодерил» или «Кандид.
Вульвовагинит	«Дифлюкан»; «Флюкостат»; «Клотримазол».	суппозитории «Пимафуцин», «Клотримазол», «Нистатин»; вагинальные таблетки «Тержинан».
Баланит	«Флуконазол-150»; «Фуцис».	крем «Пимафуцин»; мазь «Клотримазол».

Согласно классификации дрожжи относятся к микроскопическим грибам царства Mycota. Они представляют собой одноклеточные неподвижные микроорганизмы небольшого размера — 10-15 мкм. Несмотря на внешнее сходство дрожжей с крупными видами бактерий, к грибам их относят благодаря своей ультраструктуре клеток и методам размножения.

Рис. 1. Вид дрожжей на чашке Петри.

Часто в природных условиях дрожжи встречаются на субстратах, богатых углеводами и сахарами. Поэтому их встречают на поверхности плодов и листьев, ягод и фруктов, на раневых соках, в нектаре цветков, в мертвой растительной массе. Кроме того их находят в почвах (как пример, в подстилке), воде. Дрожжевые организмы родов Candida или Pichia часто выявляют в среде кишечника человека и многих видов животных.

Рис. 2. Место обитания дрожжей.

Состав клеток дрожжей

Во всех дрожжевых клетках содержится около 75% воды, на 50-60% — это связанная внутриклеточная, а остальные 10 — 30% — освобожденная. В сухом веществе клетки в зависимости от возраста и состояния в среднем содержится:

• азот 45-60 %;
• сахар 15-40 %;
• жир 2,5-13 %;
• минералы 7-11 %.

Помимо этого, клетки включают в себя ряд важных компонентов, необходимых для их метаболизма — ферменты, витамины. Энзимы дрожжевых организмов являются катализаторами разных видов брожения и дыхательных процессов.

Рис. 3. Клетки дрожжевых организмов.

Дрожжевые клетки имеют разную форму: эллипсов, овалов, палочек, шаров. Размерность также бывает разная: часто длина составляет 6-12 мкм, а ширина 2-8 мкм. Это зависит от условий их обитания или культивирования, питательных компонентов и факторов внешней среды. Наиболее стабильные по свойствам молодые дрожжи, поэтому характеристику и описание видов проводят именно по ним.

Дрожжевые организмы имеют все стандартные компоненты, присущие эукариотическим клеткам. Однако, помимо этого, обладают уникальными отличительными свойствами грибов и сочетают в себе признаки клеточных структур растений и животных:

• стенки ригидны, как у растений,
• нет хлоропластов и есть гликоген, как у животных.

Рис. 4. Разнообразие видов дрожжей: 1 — пекарские (Saccharomyces cerevisiae); 2 — мечниковия прекраснейшая (Metschnikowia pulcherrima); 3 — кандида земляная (Candida humicola); 4 — родоторула клейкая (Rhodotorula glutinis); 5 — родоторула красная (R. rubra); 6 — родоторула золотистая (R. aurantiaca); 7 — дебариомицес Кантарелли (Debaryomyces cantarelli); 8 — криптококк Лавра (Cryptococcus laurentii); 9 — надсония продолговатая (Nadsonia elongata); 10 — спороболомицес розовый (Sporobolomyces roseus); 11 — спороболомицес хольсатикус (S. holsaticus); 12 — родоспоридиум диобоватум (Rhodosporidium diobovatum).

• ядро;
• Гольджи аппарат;
• Митохондрии клеток;
• рибосомный аппарат;
• жировые включения, зерна гликогена, а также валютин.

Отдельные виды имеют в составе пигменты. У молодых дрожжей цитоплазма является гомогенной. В процессе роста внутри них появляются вакуоли (содержащие органические и минеральные компоненты). В процессе роста наблюдается образование зернистости, происходит увеличение вакуолей.

Как правило, оболочки включают нескольких слоев с включенными полисахаридами, жирами и азотосодержащими компонентами. Некоторые из видов имеют ослизнелую оболочку, поэтому часто клетки склеены между собой и в жидкостях образовывают хлопья.

Рис. 5. Строение клетки дрожжевых организмов.

Дыхательные процессы дрожжей

Для дыхательных процессов дрожжевым клеткам нужен кислород, но многие их виды (факультативно-анаэробные) могут обходиться временно и без него и получать энергию от процессов брожения (бескислородное дыхание), образуя при этом спирты. В этом заключается одно из главных их отличий от бактерий:

среди дрожжей нет представителей, способных жить абсолютно без кислорода.

Процессы дыхания с кислородом энергетически выгоднее для дрожжей, поэтому при его появлении клетки завершают брожение и переходят на кислородное дыхание, выделяя при этом углекислый газ, что способствует более быстрому росту клеток. Такой эффект носит название Пастера. Иногда, при большом содержании глюкозы наблюдается эффект Кребтри, когда даже если есть кислород, клетки дрожжей ее сбраживают.

Рис. 6. Дыхание дрожжевых организмов.

Чем питаются дрожжи

Многие дрожжи-хемоорганогетеротрофны, и для того, чтобы получить энергию для питания и получения энергии используют органические питательные компоненты.

В бескислородных условиях для своего питания дрожжи предпочитают использовать такие углеводы, как гексоза и синтезированные из нее олигосахариды. Некоторые виды могут усваивать также другие виды углеводов — пентозу, крахмал, инулин. При доступе кислорода они способны к потреблению более широкого круга веществ, в то числе – жировые, углеводородные, спиртовые и другие. Такие сложные виды углеводов, как, например, лигнины и целлюлозы, для усвоения им не доступны. Источниками азота для них, как правило, служат соли аммония и нитраты.

Рис. 7. Дрожжи под микроскопом.

Что синтезируют дрожжи

Чаще всего дрожжи продуцируют при обмене веществ различные виды спиртов – большую часть составляют этиловые, пропиловые, изоамиловые, бутиловые, изобутиловые виды. Кроме того, обнаружено образование летучих жирных кислот, например, выявлен синтез уксусной, пропионовой, масляной, изомасляной, изовалериановой кислот. Помимо этого, при жизнедеятельности они в небольших концентрациях могут выделять в окружающую среду ряд веществ — сивушных масел, ацетоинов, диацетилов, альдегидов, диметилсульфида и прочих. Именно с такими метаболитами часто связывают органолептические свойства получаемых при их использовании продуктов.

Процессы размножения дрожжей

Отличительной особенностью дрожжевых клеток является их возможность вегетативно размножаться, при сравнении с остальными грибами, что происходит как от почковывание спор или, например, зигот клеток (как, например, родов Candida или Pichia). Часть дрожжей могут реализовывать процессы полового размножения, содержащие мицелиальные стадии, когда наблюдается образование зиготы и дальнейшая ее трансформация в «сумку» спорами. Некоторых дрожжи, образующие мицелий (например, родов Endomyces или Galactomyces) способны к распаду на отдельные клетки — артроспоры.

Рис. 8. Размножение дрожжей.

От чего зависит рост дрожжей

Процессы роста дрожжевых организмов зависят от разнообразных факторов внешней среды – температуры, влажности, кислотности, осмотического давления. Большинство дрожжей предпочитают среднюю температуру, среди них практически нет видов-экстремофилов, которые предпочитают чересчур высокую или, напротив, низкую температуру. Известно существование видов, способных переносить неблагоприятные условия окружающей среды. Подавить рост и развитие некоторых дрожжевых организмов можно, используя антибиотики.

Рис. 9. Производство дрожжей.

Чем полезны дрожжи

Часто дрожжи применяются в домашнем хозяйстве или промышленности. Человек уже давно начал их использование для своей жизнедеятельности, например, при приготовлении хлеба и напитков. Сегодня их биологические способности применяются при синтезе полезных веществ — полисахаридов, ферментов, витаминов, органических кислот, каротиноидов.

Рис. 10. Bино — продукт, получаемый за счет деятельности дрожжей.

Применение дрожжей в медицине

Дрожжи используют в биотехнологических процессах при производстве лекарственных веществ — инсулин, интерферон, гетерологичные белки. Медики часто прописывают пивные дрожжи ослабленным людям при аллергических заболеваниях. Применяют их и в косметологических целях для укрепления волос, ногтей, улучшения состояния кожи.

Грибок дрожжевой, лечение которого не отличается особой сложностью, является довольно распространенным заболеванием среди представителей женского и мужского пола. Лечение дрожжевого грибка нужно производить своевременно, так как дрожжевая инфекция может стать причиной серьезных патологий.

Организм человека населяют тысячи разновидностей грибов и бактерий, которые формируют микрофлору различных органов. Ряд внешних факторов, патологии и нарушения в организме человека могут спровоцировать стремительное размножение дрожжей и грибков. Среди основных факторов можно выделить:

Выявить и определить наличие пагубной микрофлоры может только врач. Диагноз ставится после обследования и сдачи анализов. Основные симптомы заболевания:

• жжение и зуд;
• покраснения;
• отеки;
• белые выделения и образования на слизистых;
• сыпь различного характера;
• хроническая усталость, апатия;
• боли в районе живота;
• расстройства пищеварения, изжога, запор;
• неврозы и расстройства психики;
• повышенное потоотделение;
• сильные головные боли;
• боли при мочеиспускании, половом акте.

Дрожжевые грибки могут поражать как женщин, так и мужчин.

Грибковая инфекция (кандидоз) может передаваться воздушно-капельным путем, через предметы и пищу, а также при половом контакте.

Грибки начинают активно размножаться на кожных покровах и слизистых оболочках человека. Медики выделяют несколько типов заболевания:

• кандидоз внутренних органов (висцеральный кандидоз), который поражает желудочно-кишечный тракт, дыхательную систему, половые органы и мочевыводящую систему;
• поверхностный кандидоз, который поражает кожные покровы и ногти;
• кандидоз слизистых оболочек, что проявляется в виде молочницы и стоматита.

В большинстве случаев дрожжевой грибок находят на лице, в области подмышек и паха. После обнаружения патогенной микрофлоры врач назначает соответствующее лечение грибка.

Вернуться к оглавлению

Медикаментозное лечение

Грибки дрожжевые, лечение которых можно провести в домашних условиях, можно одолеть следующими препаратами:

• Гинофорт;
• Миконазол;
• Фентиконазол;
• Циклопирокс;
• Бутоконазол;
• Нистатин;
• Клотримазол;
• Натамицин;
• Каприловая кислота и др..

Часть из этих препаратов принимают внутрь. Другие медикаменты в виде мазей, кремов, растворов и свечей - наносят на кожу и слизистые оболочки. Лечить кандидоз нужно комплексно. Из наружных средств можно выделить раствор натрия тетрабората. При любых стадиях заболевания дополнительно назначается терапия общеукрепляющими и иммуностимулирующими препаратами. Не лишним будет прием молочнокислых бактерий или лактобактерина.

Не стоит забывать о правильном питании и приеме пробиотиков. Пробиотики содержат лактулозу, которая необходима организму для борьбы с болезнью. Наиболее популярными препаратами являются:

• Кандинорм;
• Лактусан;
• Нормазе.

осуществляют с использованием специальных мазей, гелей, лаков, растворов и спреев. Среди таких средств можно выделить лак лоцерил. Лак проникает вглубь кожи и уничтожает грибок. Параллельно назначаются препараты тербинафина или дифлюкана. При сильных воспалениях может быть назначена антибактериальная терапия. Дозировку препаратов, периодичность и продолжительность лечения определяет только лечащий врач.

При используют комбинированную терапию Люмексином и Флуконазолом. Для подавления роста анаэробных бактерий назначают антимикробные препараты. При несвоевременном лечении вагинального кандидоза возникает риск распространения инфекции в мочевой пузырь и толстый кишечник. Лечение хронических форм может затянуться на многие месяцы. Также больному стоит отказаться от курения и приема алкоголя.

Вернуться к оглавлению

Народные средства при борьбе с инфекцией

В народной медицине есть масса рецептов и рекомендаций, которые помогут избавиться от дрожжевого грибка. Из средств местного применения можно выделить:

1. Мед. Для приготовления раствора необходимо растворить 1 столовую ложку меда в 0,2 стакана теплой воды. Раствором протирают пораженные участки на коже.
2. Мята и поваренная соль. Смесь из измельченной мяты и поваренной соли прикладывают к пораженному месту на 30-50 минут.
3. Содовые ванночки. Для приготовления раствора необходимо растворить 4 чайных ложки соды и 1,5 чайной ложки йода в 2 литрах теплой воды. Принимать ванночку нужно 5-10 минут.
4. Морковный сок и молочная сыворотка. Сок или сыворотку прикладывают к пораженному месту на 20-40 минут.
5. Настой молочая поможет устранить грибок на ногтях. Из травы готовится настой. Далее в настое нужно парить ноги или руки.
6. Компресс из луковой мякоти или чеснока.
7. Раствор прополиса.

Из рецептов внутреннего применения свою эффективность доказали:

1. Настой из одуванчика, тысячелистника, мяты, лабазника, алтея и горечавки поможет избавить от грибка желудочно-кишечный тракт. Травяной сбор измельчите до однородной массы. Залейте 1 стаканом воды 1 столовую ложку сбора. Настой употреблять дробно на протяжении всего дня.
2. Настой из багульника, бузины, фенхеля и дудника поможет при кандидозе дыхательных путей. Вышеуказанный травяной сбор нужно измельчить до однородной массы. Залейте 1 стаканом воды 1 столовую ложку сбора. Настой употреблять дробно на протяжении всего дня.
3. Отвар из плюща, гусиной лапчатки, медицинской ромашки, марены красильной и бальзамической пижмы назначают при поражении мочевыводящих путей. Для приготовления отвара нужно в равных пропорциях смешать все компоненты сбора. Варить отвар необходимо на маленьком огне. Время приготовления составляет 2-3 минуты. Стакан настоя нужно выпить на протяжении суток.
4. Чай из ромашки и зверобоя укрепит защитные свойства организма, а также окажет общее антибактериальное действие.

Любое лечение народными средствами должно согласовываться с лечащим врачом. Медики советуют, что для профилактики заболевания нужно следить за гигиеной, поддерживать свой иммунитет и употреблять только здоровую пищу.

Границы группы очерчены нечётко: многие грибы , способные вегетативно размножаться в одноклеточной форме и идентифицируемые поэтому как дрожжи, на других стадиях жизненного цикла образуют развитый мицелий , а в ряде случаев и макроскопические плодовые тела. Раньше такие грибы выделяли в особую группу дрожжеподобных, но сейчас их все обычно рассматривают вместе с дрожжами. Исследования 18S рРНК показали близкое родство с типичными дрожжами видов, способных к росту только в виде мицелия.

Размеры дрожжевых клеток обычно составляют 3-7 мкм в диаметре. Есть данные, что некоторые виды способны вырастать до 40 мкм .

Дрожжи имеют большое практическое значение, особенно пекарские или пивные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae ). Некоторые виды являются факультативными и условными патогенами . К настоящему времени полностью расшифрован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae (они стали первыми эукариотами , чей геном был полностью секвенирован) и Schizosaccharomyces pombe .

История

Русское слово «дрожжи» имеет общий корень со словами «дрожь», «дрожать», которые применялись при описании вспенивания жидкости, зачастую сопровождающего брожение , осуществляемое дрожжами. Английское слово «yeast » (дрожжи) происходит от староанглийского «gist », «gyst », что означает «пена, кипеть, выделять газ» .

Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного . Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений.

Луи Пастер - учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении

• Saccharomycotina
• Taphrinomycotina
  • Schizosaccharomycetes

• Urediniomycetes
  • Sporidiales

Особенности метаболизма

Дрожжи являются хемоорганогетеротрофами и используют органические соединения как для получения энергии, так и в качестве источника углерода. Им необходим кислород для дыхания , однако при его отстутствии многие виды способны получать энергию за счёт брожения с выделением спиртов (факультативные анаэробы). В отличие от бактерий , среди дрожжей нет облигатных анаэробов, гибнущих при наличии кислорода в среде. При пропускании воздуха через сбраживаемый субстрат дрожжи прекращают брожение и начинают дышать (поскольку этот процесс эффективнее), потребляя кислород и выделяя углекислый газ . Это ускоряет рост дрожжевых клеток (эффект Пастера ). Однако даже при доступе кислорода в случае высокого содержания глюкозы в среде дрожжи начинают её сбраживать (эффект Кребтри ).

Дрожжи достаточно требовательны к условиям питания. В анаэробных условиях дрожжи могут использовать в качестве источника энергии только углеводы , причём в основном гексозы и построенные из них олигосахариды. Некоторые виды (Pichia stipitis , Pachysolen tannophilus ) усваивают и пентозы, например, ксилозу . Schwanniomyces occidentalis и Saccharomycopsis fibuliger способны сбраживать крахмал , Kluyveromyces fragilis - инулин . В аэробных условиях круг усваиваемых субстратов шире: помимо углеводов также жиры , углеводороды , ароматические и одноуглеродные соединения, спирты , органические кислоты . Гораздо больше видов способно использовать пентозы в аэробных условиях. Тем не менее, сложные соединения (лигнин , целлюлоза) для дрожжей недоступны.

Источниками азота для всех дрожжей могут быть соли аммония , примерно половина видов имеет нитратредуктазу и может усваивать нитраты . Пути усвоения мочевины различны у аскомицетовых и базидиомицетовых дрожжей. Аскомицетовые сначала карбоксилируют её, затем гидролизуют, базидиомицетовые - сразу гидролизуют уреазой .

Для практического применения важны продукты вторичного метаболизма дрожжей, выделяемые в малых количествах в среду: сивушные масла , ацетоин (ацетилметилкарбинол), диацетил, масляный альдегид, изоамиловый спирт, диметилсульфид и др. Именно от них зависят органолептические свойства полученных с помощью дрожжей продуктов.

Распространение

Местообитания дрожжей связаны преимущественно с богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и листьев , где они питаются прижизненными выделениями растений, нектаром цветов, раневыми соками растений, мёртвой фитомассой и т. д., однако они распространены также в почве (особенно в подстилке и органогенных горизонтах) и природных водах. Дрожжи (р. Candida , Pichia , Ambrosiozyma ) постоянно присутствуют в кишечнике и ходах ксилофагов (питающихся древесиной насекомых), богатые дрожжевые сообщества развиваются на листьях, поражённых тлёй . Представители рода Lypomyces являются типичными почвенными обитателями.

Жизненный цикл

Отличительной особенностью дрожжей является способность к вегетативному размножению в одноклеточном состоянии. При сопоставлении с жизненными циклами грибов это выглядит как почкование спор или зиготы . Многие дрожжи также способны к реализации полового жизненного цикла (его тип зависит от аффинитета), в котором могут быть и мицелиальные стадии.

У некоторых дрожжеподобных грибов, образующих мицелий, возможен его распад на клетки (артроспоры). Это роды Endomyces , Galactomyces , Arxula , Trichosporon . У последних двух артроспоры после образования начинают почковаться. Trichosporon также образует вегетативные эндоспоры внутри клеток мицелия.

Циклы аскомицетных дрожжей

Жизненный цикл аскомицетных гапло-диплоидных дрожжей.

Наиболее характерным типом вегетативного размножения для одноклеточных аскомицетных дрожжей является почкование , лишь Schizosaccharomyces pombe размножаются не почкованием, а бинарным делением . Место закладки почки является важным диагностическим признаком: полярное почкование за счёт образования шрамов почкования приводит к формированию апикулярных (лимоновидных , Saccharomycodes , Hanseniaspora , Nadsonia ) и грушевидных (Schizoblastosporion ) клеток; многостороннее не видоизменяет форму клетки (Saccharomyces , Pichia , Debaryomyces , Candida ). У родов Sterigmatomyces , Kurtzmanomyces , Fellomyces почкование происходит на длинных выростах (стеригмах).

Почкование у аскомицетных дрожжей голобластическое: клеточная стенка материнской клетки размягчается, выгибается наружу и даёт начало клеточной стенке дочерней.

Часто, особенно у аскомицетных дрожжей родов Candida и Pichia , клетки после почкования не расходятся и образуют псевдомицелий, отличающийся от истинного отчётливо видными перетяжками на месте септ и более короткими по сравнению с предшествующими конечными клетками.

Дрожжи могут изменять свой тип спаривания с помощью рекомбинации ДНК . Это изменение у клеток происходит с частотой примерно 10-6 на клетку. Кроме локуса mat в клетке ещё имеется по копии генов mat а и mat α : соответственно HMR(Hidden MAT Right) и HML (Hidden MAT Left). Но эти локусы находятся в молчащем состоянии. Клетка заменяет работающий локус mat на копию. При этом копия снимается с того локуса , который находится в противоположенном аллельном состоянии. За этот процесс отвечает ген НО . Этот ген активен только в гаплоидном состоянии. Он кодирует эндонуклеазы , которые разрезают ДНК в локусе mat. Затем экзонуклеазы убирают участок mat и на его место встает копия HMR или HML.

Применение

Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства крепких спиртных напитков . Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии . В настоящее время их применяют в производстве ксилита , ферментов, пищевых добавок , для очистки от нефтяных загрязнений.

Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии . Пекарские дрожжи были первыми из эукариот , у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК . Важным направлением исследований является изучение прионов у дрожжей.

Традиционные процессы

Хлебопечение

Основная статья : Хлебопечение

Гранулированные сухие активные дрожжи - коммерческий продукт для хлебопечения

Приготовление печёного дрожжевого хлеба - одна из древнейших технологий. В этом процессе используется преимущественно Saccharomyces cerevisiae . Они проводят спиртовое брожение с образованием множества вторичных метаболитов, обуславливающие вкусовые и ароматические качества хлеба. Спирт испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость. Аналогичный эффект вызывает внесение в тесто соды и кислоты (обычно лимонной), но в этом случае не образуются вкусовые соединения.

Мука обычно бедна сбраживаемыми сахарами, поэтому в тесто добавляют яйца или сахар . Для получения большего количества вкусовых соединений тесто прокалывают или перемешивают, высвобождая углекислый газ, а потом снова оставляют «подниматься». Появляется, однако, риск, что дрожжам не хватит сбраживаемого субстрата.

Виноделие

Ягоды винограда со слоем дрожжей на них.

Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда , часто они заметны как светлый налёт на ягодах, образованный преимущественно Hanseniaspora uvarum . Хотя «дикие» эпифитные дрожжи и могут привести к непредсказуемому результату брожения, обычно они не выдерживают конкуренции с обитающими в винных бочках бродильщиками.

Собранный виноград давят, получая сок (муст, виноградное сусло) с 10-25 % сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры (мезга), в мусте для красных вин она остаётся. Затем в результате брожения сахара превращаются в этанол . Вторичные метаболиты дрожжей, а также соединения, полученные из них при созревании вина определяют его аромат и вкус. Для получения ряда вин (например, шампанского) вторично сбраживают уже перебродившее вино.

Прекращение брожения связано либо с исчерпанием запасов сахаров (сухое вино), либо с достижением порога токсичности этанола для дрожжей. Хересные дрожжи, в отличие от обычных дрожжей (которые погибают, когда концентрации спирта в растворе достигает 12 %), более устойчивы. Первоначально хересные дрожжи были известны только на юге Испании (в Андалусии), где благодаря их свойствам получали крепкое вино - херес (до 24 % при длительной выдержке). Со временем хересные дрожжи были также обнаружены в Армении , Грузии , Крыму и др. Хересные дрожжи также используют при производстве некоторых крепких сортов пива.

Пивоварение и квасоварение

Ячменный солод

В пивоварении в качестве сырья используется зерно (чаще всего ячмень), содержащее много крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров. Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют. Для этого используются амилазы , образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень носит название солод . Солод размалывают, смешивают с водой и варят, получая сусло , которое впоследствии сбраживается дрожжами. Различают пивные дрожжи низового и верхового брожения (эту классификацию ввёл датчанин Христиан Хансен).

Дрожжи верхового брожения (например, Saccharomyces cerevisiae ) формируют «шапку» на поверхности сусла, предпочитают температуры 14-25°C (поэтому верховое брожение также называется тёплым) и выдерживают более высокие концентрации спирта. Дрожжи низового (холодного) брожения (Saccharomyces uvarum , Saccharomyces carlsbergensis ) имеют оптимум развития при 6-10°C и оседают на дно ферментёра.

Использование дрожжей в современной биотехнологии

Промышленное производство спирта

Спиртовое брожение - процесс, приводящий к образованию этанола (CH 3 CH 2 OH) из водных растворов углеводов (сахаров), под действием некоторых видов дрожжей (см. ферментация) как вид метаболизма .

В биотехнологии для производства спирта используют сахарный тростник , фуражную кукурузу и другие дешёвые источники углеводов . Для получения сбраживаемых моно- и олигосахаридов они разрушаются серной кислотой или амилазами грибного происхождения. Затем проводится сбраживание и ректификационная перегонка спирта до стандартной концентрации около 96 % об. . Дрожжи рода Saccharomyces были генетически модифицированы для сбраживания ксилозы - одного из основных мономеров гемицеллюлозы, что позволяет повысить выход этанола при использовании растительного сырья, содержащего наряду с целлюлозой и значительные количества гемицеллюлоз. Всё это может снизить цену и улучшить его положение в конкурентной борьбе с углеводородным топливом .

Пищевые и кормовые дрожжи

Однако в 1990-е гг., в связи с возникшими гигиеническими и экологическими проблемами производства и применения микробного белка, а также с экономическим кризисом производство резко сократилось. Накопившиеся данные свидетельствовали о проявлении ряда отрицательных эффектов применения паприна в откорме птицы и животных. По экологическим и гигиеническим причинам снизился и интерес к данной отрасли и во всём мире.

Тем не менее на Западе сейчас производятся и продаются различные дрожжевые экстракты: вегемит , мармит , боврил, ценовис. Существуют подобные производства и в России, но их объёмы невелики . Для получения экстрактов используются либо автолизаты дрожжей (клетки разрушаются и белок становится доступным благодаря ферментам самих клеток), либо их гидролизаты (разрушение специальными веществами). Они применяются как пищевые добавки и для придания блюдам вкусовых качеств; кроме того, существуют косметические средства на основе дрожжевых экстрактов.

Продаются также дезактивированные (убитые тепловой обработкой), но не разрушенные пищевые дрожжи , особенно популярные у веганов из-за высокого содержания белка и витаминов (особенно группы B), а также малого количества жиров. Некоторые из них обогащены витамином B 12 бактериального происхождения.

То, что дрожжи - это грибы, известно, наверное, многим. А что можно сказать о дальнейшей классификации данных представителей царства? Известно, что дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты и базидиомицеты. Что это означает? Давайте попробуем разобраться вместе.

Дрожжи - грибы

Причем Они утратили мицелий в результате эволюционных процессов, как считают, в связи с переходом к обитанию в жидкостных субстратах, которые богаты органикой и весьма благоприятны для жизнедеятельности этих организмов. Всего дрожжей насчитывается до полутора тысяч видов. Все дрожжи - одноклеточные грибы.

Размеры

Единичные обособленные клетки этих грибов достигают до 7 мкм в диаметре, но некоторые разрастаются и до 40 мкм. Однако некоторые дрожжеподобные все же образуют на стадиях своего жизненного цикла мицелий, а в некоторых случаях - и плодовое тело. В настоящее время, например, пекарские дрожжи являются первыми эукариотами, геном которых был идентифицирован и расшифрован.

Немного из истории

Дрожжи - грибы, «одомашненные» человеком, и уже достаточно давно. Их издавна, на протяжении тысячелетий, используют для кулинарных целей: выпечки, создания условий ферментации. Уже в Древнем Египте существовали хлебопекарни и, очевидно, находили применение дрожжи. А в некоторых странах в глубокой древности, наряду с выпечкой пресного (например, маца или лаваш) набирало популярность и изготовление дрожжевого хлеба. известны были египтянам уже более шести тысяч лет тому назад, и при помощи этих организмов люди варили этот пенный напиток.

Интересно, что для новой закваски во многих хозяйствах издревле использовали остатки старой. Так, по мнению ученых, происходила селекция дрожжей, появились виды, не встречающиеся в дикой природе. И многие считают некоторые виды дрожжей продуктом исключительно (например, сорта культурных злаков: пшеницы, ржи и других).

Зимология

Так называется наука, описывающая и изучающая жизнь и деятельность этих организмов. Дрожжи относятся к грибам, их впервые была выделена в 1881 году в Дании, а в 1883 она уже была использована для производства пива. В конце 19 века создана классификация дрожжей, а в 20 веке появляются коллекции и определители известных культур. Дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты до середины прошлого века. Ученые пронаблюдали их половой цикл, обобщая как таксономическую группу Но в Японии одним из ученых индуцировано размножение и дрожжей-базидиомицетов. Таким образом, специалисты пришли к выводу, что грибы-дрожжи (фото внизу) были сформированы в процессе эволюции независимо среди этих двух отделов царства (аскомицеты и базидиомицеты). Данные подтвердило и молекулярно-биологическое исследование организмов. Они представляют собой не таксон, а, скорее всего, особую жизненную форму.

Аскомицеты и базидиомицеты

Итак, дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты и базидиомицеты (точнее, к двум различным отделам). Все они - подцарство высших грибов. Различить их можно по характеристикам жизненных циклов и некоторым другим признакам: парам в ДНК, наличию уреазы. Аскомицеты, или сумчатые грибы - довольно обширный отдел, включающий в себя до тридцати тысяч видов (кстати, всем известные трюфели принадлежат к этому отделу, а также сморчки и строчки). Среди всех - и дрожжи, которые считаются учеными вторично одноклеточными организмами.

Места обитания

Обычно эти организмы обитают в местах, которые богаты сахарами - субстратах на поверхности плодов и ягод, листьев. Они могут питаться продуктами жизнедеятельности растений: нектаром, выделениями, раневыми соками. Не брезгуют и мертвой фитомассой. Могут обитать и в почвенных подстилках из органики, и в природных водных массах. Некоторые дрожжи присутствуют и в кишечниках насекомых, которые питаются древесиной. Много дрожжей и на листьях, которые поражены тлей.

Применение

Некоторые виды дрожжевых культур издавна востребованы в кулинарии, изготовлении выпечки и выгонке спиртного. Квас, хлеб, пиво, вино не обходятся без этих мельчайших помощников. Все эти, известные человечеству с давних пор, дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты. Для производства крепкого спиртного они участвуют в перегонке на этапе брожения. Ныне некоторые культуры дрожжей применяются в широкого спектра биотехнологиях: производстве топлива и пищевых добавок и ферментов. А в науке их используют в качестве подопытных культур для исследований генетиков.

Saccharomyces cerevisiae