Dosyć szczegółowe informacje na temat interesujących nas organizmów podają podręczniki na temat „biologii” (klasa 6). Ogólna charakterystyka grzybów jest jednak tematem całych książek i artykułów naukowych. I nie jest to zaskakujące - bardzo interesujące jest ich studiowanie.
Grzyby, których ogólna charakterystyka została przedstawiona w tym artykule, zgodnie ze wskaźnikami ekologicznymi i troficznymi, są heterotroficznymi eukariontami o wyłącznie osmotroficznym typie odżywiania. Ta definicja wyraźnie odróżnia je od innych organizmów w przestrzeni zajmowanej przez biotę. Ogólna charakterystyka grzybów sugeruje, że to osmotroficzny sposób odżywiania determinuje ich cechy morfologiczne, fizjologiczne i biochemiczne.
Wegetatywny organizm grzybów
Ciało wegetatywne większości grzybów to silnie rozgałęzione nitki (strzępki) o nieograniczonym wzroście, których całość nazywa sięgrzybnia lub grzybnia. Zwykle grzybnia jest całkowicie zanurzona w podłożu (glebie, tkance roślinnej, odchodach zwierzęcych, resztkach roślinnych itp.), a takie cechy jej struktury pozwalają całemu organizmowi na maksymalne wydobycie z niej składników odżywczych za pomocą egzoosmozy.
Substancje organiczne w wymienionych substratach występują głównie w postaci wielkocząsteczkowych polimerów (białek, polisacharydów, kwasów nukleinowych), które nie przechodzą przez błony komórkowe. Dlatego grzyby, których ogólna charakterystyka nas interesuje, wydzielają do substratu enzymy depolimerazy, które rozkładają polimery na oligo- i monomery, które mogą być transportowane do komórek. Jeśli u zwierząt enzymy trawienne są wydzielane w jelicie, to u grzybów są one wydzielane na zewnątrz, a strzępki grzybów można porównać do jelita wywróconego na lewą stronę.
Rozmnażanie grzybów
Całkowite zanurzenie grzybni w podłożu ogranicza możliwość ich zasiedlenia w przestrzeni. W związku z tym ich narządy rozrodcze wystają na powierzchnię podłoża lub unoszą się nad nim w celu rozprzestrzeniania się w powietrzu lub (jeśli podłoże znajduje się w wodzie) w środowisku wodnym. U wielu grzybów (makromycetów) narządy zarodnikonośne są duże, dobrze widoczne gołym okiem (grzyby kapeluszowe unoszące się nad glebą lub rozpałka rosnąca na drzewie). Inne grzyby (micromycetes) mają małe narządy zarodnikujące, ich strukturę można zobaczyć tylko pod mikroskopem, ale wraz z rozwojem masy tworzą kolorowe blaszki w postaci pleśni na różnych podłożach.
Dwa królestwa grzybów
Konstrukcje filogenetyczne pokazują, że ekomorf „grzyby” nie jest jednorodną grupą monofiletyczną, ale jest podzielony na dwa typy (królestwa). Większość, zwana „prawdziwymi grzybami” (eumycetes), jest monofiletyczna i stanowi rzeczywiste królestwo grzybów (grzybów). Mniejsza część, zwana „organizmami grzybopodobnymi” (pseudomycetes), wraz z niektórymi glonami zaliczana jest do królestwa Stramenopila, w którym dzieli się na dwie grupy - Oomycota (oomycetes) i Labyrinthulomycota (sieciowane śluzowce). Na podstawie tego podziału budowana jest ogólna charakterystyka grzybów. Grzyby kapeluszowe, jak widać, to tylko część ich różnorodności.
Pierwotne i wtórne metabolity
Wszystkie metabolity są warunkowo podzielone na pierwotne i wtórne. Metabolity pierwotne są niezbędne do wzrostu organizmu i są niezastąpione. Są to kwasy nukleinowe, białka, węglowodany, koenzymy, lipidy itp. Z nich zbudowane są organelle komórkowe – jądra komórkowe, mitochondria, rybosomy, struktury ścian komórkowych i błon, które posiadają grzyby. Ogólną charakterystyką metabolitów pierwotnych jest to, że ich złogi są wykorzystywane przez komórkę jako źródło pożywienia i energii. Metabolity wtórne są niezbędne do adaptacji organizmu do warunków życia. Można je znaleźć u niektórych gatunków, au innych nie. W przeciwieństwie do metabolitów pierwotnych, metabolity wtórne są zwykle związkami o niskiej masie cząsteczkowej.
Białka
Białka strukturalne są częścią ściany komórkowej, struktur błonowych,chromosomy, z których zbudowane są elementy cytoszkieletu - mikrotubule i mikrofilamenty. Białka enzymatyczne zapewniają wszystkie procesy wewnątrzkomórkowe i interakcje ze środowiskiem.
Węglowodany
Strukturalne węglowodany polimerowe są podstawą ściany komórkowej grzybów. Ogólna charakterystyka takich węglowodanów pod względem składu chemicznego pozwala podzielić je na trzy grupy: glukoza, inne monosacharydy oraz węglowodany kowalencyjnie połączone z peptydami (glikoproteinami).
Polimery glukozy to glukany, chityny i celuloza. Glukany to liniowe lub rozgałęzione łańcuchy cząsteczek glukozy. Stanowią zewnętrzną warstwę ściany komórkowej większości grzybów. W cząsteczkach chityny reszty glukozy są połączone z grupami aminowymi (aminowane), do których z kolei przyłączone są reszty kwasu octowego (acetylowane). Cząsteczki „usieciowane” ze sobą przez rozgałęzione cząsteczki innych polisacharydów tworzą mocną ramę ściany komórkowej. Celuloza została znaleziona we wszystkich badanych lęgniowcach, w których stanowi około 10% masy ściany komórkowej. Przez długi czas wierzono, że prawdziwym grzybom go brakuje, ale teraz jego obecność została wykazana w ścianie niektórych workowców (rodzaj Ophiostoma).
Polimery innych cukrów prostych (mannozy, galaktozy itp.), zwane w roślinach wyższych hemicelulozą, nie występują we wszystkich grupach grzybów. W ścianach komórkowych drożdży znajduje się szczególnie dużo polimerów mannozy - mannanów. Podobno taka kompozycja ściany zapewnia pączkowanie lepiej niż glukan.
Wreszcie, ogólna charakterystyka grzybów możeuzupełnić fakt, że ich ściany komórkowe, podobnie jak rośliny, zawierają wiele polisacharydów związanych z cząsteczkami białek – peptydoglukanów, mannanoprotein itp. Tworzą one środkową warstwę wielowarstwowej ściany komórkowej i odgrywają ważną rolę zarówno w utrzymaniu strukturalnej integralności komórek oraz w procesach wymiany z otoczeniem.
Rezerwa węglowodanów
Ten artykuł zawiera dość szczegółowy ogólny opis grzybów. Klasa 6 szkoły to czas, kiedy po raz pierwszy szczegółowo poznajemy te organizmy na lekcjach biologii. Proponujemy pogłębić wiedzę i dokładniej ją przestudiować. Przejdźmy do opisu węglowodanów rezerwowych.
Grzyby nie znalazły głównego rezerwowego polisacharydu tkwiącego w roślinach wyższych i wielu algach - skrobi. Glukoza w eumycetes jest przechowywana jako glukan, zbliżony do glikogenu skrobi zwierzęcej. Oprócz glukanów grzyby zawierają również inne węglowodany magazynujące, z których niektóre są unikalne dla królestwa grzybów. Jest to przede wszystkim trehaloza disacharydowa. Przez długi czas trehaloza znajdowała się tylko w grzybach, dlatego otrzymała drugą nazwę - grzybica. Teraz występuje również w niektórych wyższych roślinach jako związek o mniejszym znaczeniu. Trehaloza odgrywa ważną rolę w adaptacji komórek grzybów do stresu i regulacji procesów osmotycznych. Komórki grzyba zawierają również alkohole cukrowe – mannitol, sorbitol, ksylitol itp.
Lipidy
Lipidy (estry glicerolu z prostołańcuchowymi alifatycznymi kwasami monokarboksylowymi) są ważneprodukty rezerwowe, osadzają się one w komórce w postaci kropelek tłuszczu. Pieczarki charakteryzują się dużą zawartością wielonienasyconych (posiadających kilka wiązań podwójnych w łańcuchu alifatycznym) kwasów tłuszczowych, takich jak linolenowy – z trzema, i arachidonowy – z czterema podwójnymi wiązaniami. W postaci fosfolipidów (eterowo związanych z kwasem fosforowym) lipidy są głównym składnikiem błon komórkowych. Ważną rolę w tworzeniu struktur błonowych odgrywają również sterole-lipidy, które nadają błonie wytrzymałość. W przeciwieństwie do cholesterolu zwierzęcego, który ma 27 atomów węgla w cząsteczce (C-27) i fitosteroli roślinnych (C-29), głównym sterolem grzybów jest ergosterol (C-28).
Wtórne metabolity: pigmenty
Grzyby są pozbawione barwników fotosyntetycznych, ale wytwarzają dużą liczbę związków, które barwią grzybnię, organy rozmnażające się lub podłoże. Z natury chemicznej większość pigmentów to terpenoidy (karotenoidy) lub związki aromatyczne. Pełnią różnorodne funkcje. Tak więc pomarańczowe pochodne karotenu indukują przebieg procesu płciowego u grzybów śluzowych; ciemnozielone i czarne pigmenty fenolowe aspergillus osadzają się tylko w aparacie zarodnikowym, który, w przeciwieństwie do grzybni podłoża, tworzy się w powietrzu oraz w zarodnikach dla ochrony przed światłem ultrafioletowym; melanina o ciemnym kolorze odkłada się w ścianach komórek, zwiększając ich wytrzymałość.
Toksyny i antybiotyki
Wiele grzybów wytwarza związki toksyczne dla innych organizmów, którejest to często zauważane przy opracowywaniu ogólnego opisu grzybów (podręcznik 6. klasy lub podręcznik dla uniwersytetu). Substancje toksyczne dla mikroorganizmów to antybiotyki, toksyczne dla roślin fitotoksyny, toksyczne dla zwierząt i ludzi mykotoksyny. Niektóre metabolity grzybów, toksyczne dla różnych grup organizmów (mikroorganizmów i roślin, roślin i zwierząt), mają złożony efekt. Antybiotyki są syntetyzowane przez wiele grzybów żyjących w glebie, które muszą konkurować o substraty odżywcze z innymi mikroorganizmami. Ich charakter chemiczny i mechanizm działania są zróżnicowane. Tak więc antybiotyki penicyliny i cefalosporyny hamują syntezę ściany komórkowej bakterii, trichotecyny - syntezę białek w mikroorganizmach eukariotycznych, gryzeofulwina - mitozę.
Fitotoksyny i mitotoksyny
Fitotoksyny wydzielane przez grzyby do tkanki zakażonej rośliny powodują śmierć komórek roślinnych, które stają się łatwym łupem dla pasożyta. Toksyny hamują procesy enzymatyczne w komórkach zakażonych roślin (np. tentoksyna grzyba Alternaria hamuje fosforylację fotosyntezy), mają silne działanie membranotropowe i wpływają na transport substancji przez błony, transbłonowy transport jonów (kwas fuzarowy, fusikoccyna itp.).
Mikotoksyny dzielą się na dwie grupy - toksyny grzybów mikroskopijnych (micromycetes) i toksyny grzybów macromycete o dużych owocnikach. Te pierwsze są szczególnie groźne u grzybów infekujących roślinyprodukty używane do żywności. Na przykład sklerocja sporyszu gromadzi alkaloidy (heterocykle zawierające azot), które są truciznami nerwowymi. Nie ulegają zniszczeniu podczas pieczenia, dlatego chleb wypiekany z mąki z domieszką zmielonej sklerocji jest niezwykle niebezpieczny. Jego stosowanie może spowodować poważne zatrucia, często śmiertelne. Innym pasożytem zbóż jest czynnik sprawczy fusarium ucha. Jest to grzyb Fusarium, który uwalnia do ziarna toksyny terpenoidowe, które również powodują poważne zatrucia (chleb wypiekany z mąki zainfekowanej przez Fusarium był popularnie nazywany „chlebem pijanym”, ponieważ powodował zawroty głowy, wymioty i inne objawy przypominające ciężkie zatrucie alkoholem).
Grzyby spożywcze
Obecnie sporo informacji na temat ich odżywiania zgromadziła nauka biologiczna. Ogólna charakterystyka grzybów z tego punktu widzenia jest następująca. Odżywianie większości grzybów odbywa się kosztem roślin, dlatego posiadają one aktywne enzymy rozkładające polisacharydy strukturalne i magazynujące w żywych roślinach i szczątkach roślinnych. Są to pektynazy rozkładające kwas poligalakturonowy (pektynę) na oligogalakturonidy o niskiej masie cząsteczkowej, ksylanazy, celobiazy oraz celulozy rozkładające celulozę i hemicelulozę – główne węglowodanowe składniki ściany komórkowej roślin, amylazę, która rozkłada skrobię itp. Drugi składnik komórek roślinnych po celulozie na wagę stanowi lignina, która jest trójwymiarowym polimerem pierścieni aromatycznych. Szczególnie dużo w zdrewniałych komórkach. Lignina jest najtrwalszym polimerem roślinnym i tylko grzyby (głównie grzyby niszczące drewno) posiadają enzymy lignazowe, które go rozkładają. Grzyby pasożytnicze, które atakują skórę zwierząt i ludzi (skóra, sierść, pióra), wydzielają enzymy niszczące białko keratynowe, z którego są zbudowane.
Większość z wymienionych enzymów jest syntetyzowana przez komórki nie w sposób ciągły w celu oszczędzania energii, ale tylko w obecności odpowiedniej substancji w środowisku (na przykład, jeśli w środowisku nie ma pektyny, wtedy pektynaza nie jest syntetyzowany). Nie są konstytutywne, ale podlegają indukcji podłoża. Ponadto nie powstają, jeśli pożywka zawiera mieszaninę składników odżywczych z korzystniejszymi związkami metabolizmu energetycznego (katabolity). Na przykład końcowym produktem niszczenia większości polisacharydów jest glukoza, dlatego w środowisku zawierającym glukozę oprócz pektyny lub celulozy nie powstają pektynazy i celulazy. Nie zaleca się przeprowadzania skomplikowanych procesów chemicznych w celu uzyskania glukozy, jeśli jest ona już obecna w pożywce wzrostowej. Regulacja ta nazywana jest represją kataboliczną.
Rozmnażanie bezpłciowe
Kontynuując ujawnianie takiego tematu, jak „Ogólna charakterystyka grzybów”, pokrótce opiszemy cechy rozmnażania. Rozmnażanie bezpłciowe w tych organizmach może odbywać się przez ruchliwe i nieruchome zarodniki. Zoospory tworzą niewielką liczbę grzybów wodnych i lądowych, w których związki genetyczne z organizmami wodnymi są wyraźnie prześledzone. Struktura wici w zoosporach lęgniowców i hyphychytrii jest podobna do tej opisanej dla ochrofitów.glony i chytridiomycetes zostaną uwzględnione w opisie tej grupy. Większość gatunków grzybów rozmnaża się przez nieruchome zarodniki, co wskazuje na ich bardzo długi czas wyjścia na ląd. Zarodniki mogą tworzyć się endogennie w zarodniach (sporangiospory) lub egzogennie (konidia). Zarodniki endogenne są uwalniane dopiero po zniszczeniu zarodni, co zwykle ma miejsce, gdy jest mokry. Zwykle w sporangiach tworzy się duża liczba (tysiące) zarodników, jednak niektóre gatunki tworzą małe zarodnie (sporangioles), w których jest tylko kilka zarodników (czasami jeden). W tym ostatnim przypadku błony sporangioli i zarodniki mogą się zlewać, a wtedy zarodnik endogenny funkcjonuje jako zarodnik egzogenny. Wskazuje to na pierwotne występowanie zarodników endogennych, które były prekursorami zarodników egzogennych.
Rozmnażanie seksualne
Najczęstszym i najprostszym rodzajem procesu seksualnego jest połączenie dwóch komórek wegetatywnych, które nie są zróżnicowane w gamety, zwane somatogamią. Podobny typ procesu płciowego jest charakterystyczny dla drożdżaków ascomycete, wielu podstawczaków i innych grzybów. Czasami zachodzi nawet bez fuzji komórkowej, prostej fuzji jąder wewnątrz komórki. Bardziej złożony proces seksualny poprzedza oddzielenie partnerskich miejsc grzybni (gametangia), które następnie łączą się. Taki proces seksualny, gametangiogamia, jest charakterystyczny dla wielu zygo- i workowców. Wreszcie, grzyby mają również gametogamię wspólną dla innych organizmów eukariotycznych, tj. fuzja wyspecjalizowanych gamet.
Klasyczna izo- i heterogamia charakterystyczna dla alg,występują tylko w niższych grzybach - chytridiomycetes. W grzybach w ogóle nie ma klasycznej oogamii. Nawet lęgniowce, nazwane tak ze względu na ich oogamię, nie mają męskich gamet (plemników lub plemników), a jajeczka w oogoniu nie mają własnej ściany komórkowej i nazywane są oosferami. Niektóre gatunki torbaczy mają oogonium (ale bez żeńskich gamet jaj, tj. reprezentujących gametangię), ale nie mają antheridium, tak że zapłodnienie następuje przez wegetatywną strzępkę. Inne workowce i rdzawe podstawczaki mają męskie gamety - plemniki, ale nie mają gamet żeńskich, a czasem gametangii (spermatogamii). U niektórych gatunków plemniki pełnią podwójną funkcję – męskie gamety i bezpłciowe zarodniki (konidia).
Wniosek
Ogólna charakterystyka grzybów: odżywianie i oddychanie, rozmnażanie zarodników - wszystko to jest bardzo interesujące dla miłośników przyrody. W końcu są to wyjątkowe organizmy, które nie należą ani do roślin, ani do zwierząt. Po otwarciu tematu „Ogólna charakterystyka grzybów” (klasa 7) w podręczniku dowiesz się, że stanowią one osobne królestwo. Inne królestwa to zwierzęta, rośliny, wirusy i bakterie. Temat „Ogólna charakterystyka i znaczenie grzybów”, zamieszczony w podręcznikach szkolnych oraz w niniejszym artykule, to tylko podstawowe informacje na ich temat. Napisano o nich całe książki, dzięki czemu można je studiować bardzo długo. Jednym z najciekawszych tematów, naszym zdaniem, jest ogólna charakterystyka grzybów pleśniowych. Pleśń jest jedną znajstarsze gatunki żywych organizmów na Ziemi. Pojawił się 200 milionów lat temu i świetnie czuje się w nowoczesnych warunkach. Otwórz sekcję dowolnego podręcznika szkolnego „Królestwo grzybów. Charakterystyka ogólna” (klasa 6), a znajdziesz na ten temat bardziej szczegółowe informacje.
