Дрожжи.

Цель занятия изучить культуральные и морфологические признаки дрожжей; освоить методы микроскопической оценки дрожжей; подсчета микробных клеток дрожжей в счетной камере Горяева.

Задания:

1) приготовить препараты «раздавленная капля» чистых культур различных физиологических рас дрожжей Saccharomyces cerevisiae и аспорогннных дрожжей;

2) изучить морфологию отдельных видов дрожжей;

3) определить содержание гликогена и метахроматина в дрожжевых клетках;

4) подсчитать количество нежизнеспособных дрожжевых клеток в исследуемой суспензии;

5) подсчитать количество дрожжевых клеток в исследуемой суспензии с помощью счетной камеры Горяева.

Препараты «раздавленная капля» просматривают с объективом 8^Х и 40^Х.

Оборудование и материалы: предмет­ные и покровные стекла; камера Горяева, специальное отшлифованное покровное стекло, пипетки (микро пипетка и на 1 см³), раствор с массовой долей серной кислоты 5%, раствор метиленового синего по Леффлеру, раствор Люголя, кристаллизатор с водой, раствор фуксина или метиленового синего для простого окрашивания, метиленовый синий в разведении 1 : 40, бензин, набор красок, раствор йода, иммерсион­ное масло, бактериальные петли, пастеровские пипетки, микроскопы, бактериологические петли, препаровальные иглы, марлевые салфетки, суточные культуры дрожжей Candi­da, Torulopsis, Hausenula, Saccharomyces.

Теоретические сведения.

По современным представлениям в группу дрожжей объединяют одноклеточ­ные микроскопические организмы, относящиеся к разным классам грибов, не образующие истинного мицелия, имеющие размеры в поперечнике 3-5 мкм, по длине – 10-15 мкм. Они встречаются среди различных классов высших гри­бов: аскомицетов, базидиомицетов и несовершенных гри­бов. Растут дрожжи на средах с кислым рН и образуют колонии мягкой консистенции, не врастающие в субстрат. Форма и цвет колоний различаются у разных видов дрожжей. Дрожжевые клетки могут иметь: округлую, овальную, яйцевидную, цилиндрическую, апикулятную или лимоновидную форму (рис. 33).

Структура клеток (рис. 34) более сложная, чем у бактерий, включает оболочку, цитоплазму, диф­ференцированное ядро и другие фрагменты. Оболочка дрож­жей легко просматривается в обычном световом микро­скопе. Содержимое клеток дрожжей на ранней стадии роста однородно, затем в центральной части появля­ются многочисленные вакуоли и гранулы. Форма вакуо­лей изменяется в зависимости от условий культивирования и возраста культуры: в молодых клетках дрожжей вакуо­ли обычно соответствуют форме клетки, в зрелых они несколько сдавлены, а в отмирающих клетках могут быть сморщены и сжаты в результате нарушения взаимодейст­вия коллоидов внутри клетки.

В клетках дрожжей накапливается большое количест­во запасных питательных веществ: гликоген (вещество типа крахмала), капельки жира, а в вакуолях—волютин (метахроматин), основным компонентом которого являются полифос­фаты.

Размножаются дрожжи вегетативным и половым путем. Вегетативные способы размножения почкование и деление; половой способ размножения связан с образованием спор. К почкующимся дрожжам относятся представители рода Saccharomyces (сахаромицеты), так называемые «культурные» дрожжи; к делящимся – виды рода Shizosaccharomyces (шизосахаромицеты). При почковании на по­верхности клетки образуется один или несколько бугор­ков — почек, которые постепенно увеличиваются. Почки растут, пока не достигнут размеров материнской клетки, после чего происходит деление ядер. В почку из мате­ринской клетки переходит часть протоплазмы и элемен­ты ядра, после чего между двумя клетками образуется поперечная перегородка и почка отшнуровывается. Иног­да почки, еще не отделившиеся, начинают почкование, образуя скопление дрожжевых клеток (рис. 35).

При половом процессе слияние вегетативных клеток ведет к образованию сумок со спорами или сначала могут сформироваться споры, которые в последующем копулируют друг с другом. Спорообразование может наступить после многократного размножения путем почкования. Обычно спорообразование наблюдается при истощении питатель­ной среды и хорошей аэрации. Если такие дрожжи выра­щивать в постоянно обновляемой среде или с частыми пересевами, то клетки их все время могут сохраняться в вегетативном состоянии и размножаться только почко­ванием. Но достаточно перенести такие дрожжи в среду, бедную питательными субстратами, как большинство кле­ток переходит к спорообразованию. В одной клетке образуется 2 - 4, а иногда 8 - 12 спор. Клетка при этом рас­сматривается как аск (сумка), а споры — как аскоспоры.

К почкующимся дрожжам относятся представители рода Saccharomyces (сахаромицеты).

Споры дрожжей имеют толстые оболочки и довольно устойчивы к неблагоприятным воздействиям, но в ме­ньшей степени, чем эндоспоры бактерий (быстро погибают при температуре 60 °С). Таким образом, обра­зование спор у дрожжей — это одновременно процесс размножения и формирования устойчивых форм.

Некоторые виды дрожжей размножаются так же, как и бактерии, бинарным делением путем образования од­ной или нескольких поперечных перегородок. Такой спо­соб размножения наблюда­ется, например, у представи­телей рода Schizosaccharomyces (шизосахаромицетов). Дрожжам размножение делением несвойственно, поэтому данный род является исключением, отклонением от нормы. Шизосахаромицеты размножаются и половым путем, образуя споры что характерно для сумчатых грибов. Размножение делением свойственно также дрожжам рода Endomyces.

Дрожжи способны раз­лагать различные сахара. Поэтому они встречаются там, где происходит выделе­ние богатых сахаром соков: на фруктах, листьях, в нектаре цветов. В практической деятельности человека они издавна используются для получения хлеба, вина, пива, спирта, входят в состав кефирных грибков для производства кефира.

В настоящее время в промышленности применяют различные виды дрожжей: наибольшее значение имеют культурные расы дрожжей Saccharomyces cerevisiae, которые обозначают римскими цифрами (XII, XI и т.д.) или заглавной буквой, соответствующей первой букве названия расы: М – минская, Я – Якубовского и т.д. Определенные физиологические расы Saccharomyces ce­revisiae используют в соответствии с их биологической активностью в различных отраслях пищевой промышленности.

Класс несовершенных грибов объединяет аспорогенные, (ложные) дрожжи, неспособные к половому размно­жению и образованию спор. К ним относятся представители рода Candida, Torulopsis, Cryptococcus, Rhodotorula, Pullularia и др. На твердых питательных средах такие организмы так же, как и сахаромицеты, образуют колонии раз­личной консистенции. Несовершенные дрожжи имеют более характерную форму, отличающую их от других видов: стреловидную, треугольную, серповидную или колбовидную. Дрожжи родов Candida и Trichosporon наряду с круглыми и овальными клетками могут образовывать длинные клетки псевдомицелия. Они представляют собой довольно крупные одноклеточные организмы, в среднем 5 – 9 х 7 – 12 мкм, не образуют истинного мицелия, но могут вытягиваться в длину, сое­диняясь в цепочки. Такие образования называют псевдо­мицелием. Размножаются только почко­ванием, довольно широко распрост­ранены в природе. Они встречаются в различных водое­мах, в почвах, на растениях, продуктах питания, в орга­низме человека и животных. Некоторые виды Candida вызывают заболевание, называемое кандидозом, в биотехнологии используются для получения кормового белка при вы­ращивании их на промышленных отходах (например, уг­леводородах), для получения некоторых аминокислот (Candida utilis для получения триптофана), витаминов (Candida guilliermondii для получения витамина В₂ – рибофлавина).

Широко распространенными являются также дрожжи рода Torulopsis, различные их виды используются в производстве сбраживаемых напитков типа кумыса, но вызывают болез­ни пива и некоторых других продуктов, получаемых путем броже­ния. Эти болезни проявляются в потере аромата, появле­нии неприятного запаха или ослизнения.