Каким способом размножается дрожжи спорами

Классификация и физиология микроорганизмов

Дрожжи размножаются двумя способами: бесполым (вегетативным) и половым. Вегетативное размножение осуществляется почкованием: на материнской клетке образуется дочерняя клетка в виде бугорка, который постепенно растет и затем отделяется от материнской клетки с помощью перетяжки, т. е. отшнуровывается. При почковании из материнской клетки в дочернюю переходит часть ядра, цитоплазмы и других структур. У некоторых дрожжей (шизосахаромицеты) вегетативное размножение происходит делением.

Половой процесс у дрожжей протекает в двух вариантах. У сахаромицетов споры, которые созревают, разрывают клетку (сумку, аск), высыпаются из нее и попарно сливаются. Образующаяся в результате слияния зигота в дальнейшем размножается почкованием. У шизосахаромицетов при истощении питательной среды две вегетативные клетки сливаются и также образуют зиготу. В ней образуются споры, которые прорастают в вегетативные клетки, далее длительно размножающиеся почкованием.

Классификация дрожжей.

В основу классификации дрожжей положены способы размножения и некоторые физиологические признаки. Все дрожжи делят на две большие группы: неспорообразующие (аспорогенные) и спорообразующие (спорогенные).

Аспорогенные дрожжи близки к несовершенным грибам и весьма разнообразны по своим признакам и свойствам. Они объединены в семейство криптококковых, которое включает много родов дрожжей с разными свойствами.

Неспорообразующие дрожжи иногда называют дрожжеподобными в отличие от истинных, спорообразующих дрожжей. К роду Кандида относятся дрожжи, образующие ложный мицелий и способные к брожению, размножающиеся почкованием; имеют клетки разнообразной формы и величины. Одни виды используются для производства кормовых белковых препаратов, другие являются вредителями в ряде производств — дрожжевом, пивоваренном, винодельческом и др.

Дрожжи рода Торулопсис имеют круглые и овальные клетки, ложного мицелия не образуют, углеводы сбраживают слабо, часто являются вредителями в пищевых производствах.

Дрожжи рода Родоторула отличаются способностью образовывать пигмент — розовый, красный, желтый и даже черный. Эти дрожжи часто размножаются на пищевых продуктах.

Спорообразующие (истинные) дрожжи имеют половой способ размножения и образуют споры. Ложного мицелия не образуют. Многие представители этой группы дрожжей имеют важное промышленное значение как возбудители различных видов брожения.

Отдельные семейства различаются между собой способами вегетативного размножения. На рис. 12 показаны способы размножения различных родов дрожжей: образование сумок со спорами (асков) и ложного мицелия, почкование. Так, дрожжи рода Эндомикопсис могут образовывать ложный мицелий, а размножение у них не только вегетативное (почкованием), но и половое (споры в сумках). Сахаромицеты размножаются почкованием и спорами, но мицелия не образуют. Дрожжеподобные организмы родов Кандида и Торулопсис полового процесса не имеют и спор не образуют. Организмы рода Кандида размножаются только почкованием, к образованию спор и мицелия неспособны. Спорообразующие дрожжи включают три семейства.

Рис. 12. Способы размножения и образование мицелия у дрожжей родов: а — Эндомикопсис (споры в сумках, мицелий и почкование); б — Сахаромицес (споры в сумках, почкование, мицелия не образуют); в — Кандида (почкование и мицелий, спор не образуют); г — Торулопсис (почкование, спор и мицелия не образуют).

1. Семейство Сахаромицетацеэ (сахаромицетовые, или сахарные грибы). Основная особенность — способность сбраживать сахара. Клетки овальной или эллиптической формы, довольно крупных размеров, вегетативное размножение почкованием. Отдельные роды отличаются формой спор, способом их образования и прорастания. Сюда относятся важные в промышленном отношении дрожжи, а также вредители различных пищевых производств.

2. Семейство Шизосахаромицетацеэ (шизосахаромицетовые). Особенность этих дрожжей состоит в том, что вегетативное размножение осуществляется не почкованием, а поперечным делением материнской клетки (иногда их называют делящимися дрожжами). При половом размножении образуют 4-8 спор в клетке. Отдельные виды шизосахаромицетов применяются в бродильной промышленности при приготовлении особых сортов пива, другие являются вредителями пищевых производств.

3. Семейство Сахаромикодацеэ (сахаромикодовые, или лимоновидные дрожжи). Крупные дрожжи, имеющие форму лимона. Вегетативное размножение необычно: оно начинается почкованием, которое заканчивается делением клетки. Образуют 1-4 споры в клетке. Обладают невысокой бродильной способностью. Представители этого семейства являются вредителями ряда бродильных производств.

Источник

Дрожжи как размножаются? Способы размножения дрожжей

В этой статье речь пойдет о таких интересных микроорганизмах, как дрожжи. Как размножаются они? На этот вопрос нам предстоит ответить. Вы узнаете о том, какие особенности размножения имеют дрожжи.

Размножение — это воспроизведение новой клетки, которая тождественна материнской. Следствием его у основной части одноклеточных организмов является увеличение численности популяции. Этот процесс у микроорганизмов обусловлен главным образом «взаимосвязью» их с окружающей питательной средой. В ней должны создаться для этого благоприятные условия, которые регулируют действие определенных ферментов.

Ученые выяснили, что редуцирующие ферменты — мощные восстановители, которые выделяются в среду, когда происходит задержка роста количества клеток дрожжей. Они воздействуют на клеточную оболочку (на дисульфидные белковые связи). Благодаря этому оболочка становится проницаемой для поступления из среды питательных веществ. Этим и обеспечивается биосинтез ферментов, включая и конститутивные.

Способы размножения дрожжей

Перейдем непосредственно к нашей теме. «Дрожжи размножаются спорами или нет?» — ответ на этот вопрос неоднозначен. Дело в том, что клетки этих микроорганизмов, в зависимости от условий их культивирования, могут размножаться половым и вегетативным способом. Форма последнего определяется принадлежностью к некоторой биологически самостоятельной группе (то есть семейству) делением, почкованием, а также с помощью почкования, завершающегося делением. В настоящий момент описано четыре типа вегетативного размножения дрожжей.

Первый тип вегетативного размножения

Он отмечен, например, у рода Saccharomyces (в семействе Saccharomycetaceae). В этом случае материал, из которого состоят оболочки материнских клеток, не переходит непосредственно на оболочки новых, дочерних клеток. В начальных стадиях роста они получают его в результате того, что он синтезируется и постепенно накапливается у основания самой образующей почки. При этом рубцы находятся в областях наибольшей кривизны клеточной оболочки. Нередко они примыкают друг другу, располагаются по спирали или кругу.

Однако этот процесс характерен не для всех микроорганизмов, принадлежащих к группе одноклеточных грибов под названием «дрожжи». Как размножаются другие их виды? Продолжим наш рассказ.

Второй тип

Следующий тип вегетативного размножения отмечается у дрожжей родов Hanseniaspora и Saccharo-mycodes (семейство Saccharoinycoaaceae). Его особенность — полярное почкование, при этом формируется множественный рубец. В этом случае почка (то, чем размножается дрожжи) формируется в результате выпячивания почечного рубца, который остался от предыдущего почкования, а также растяжения перегородки между клетками.

Третий тип

Он наблюдается в семействе дрожжей Schizosaccharomyceta-сеае (к примеру, рода Schizosaccharomyces). Характерным для этого типа является то, что рост клеточных оболочек биополярен. Новый материал, из которого формируются клетки, откладывается в виде кольцеобразного выроста от центра клетки к ее концам в месте ее деления.

Вегетативное размножение: четвертый тип

Он характерен для Endomyces magnusii, их цилиндрических клеток. В этом случае при делении структурные изменения отмечаются на всей ее оболочке. Если наблюдается много делений, оболочка складывается из нескольких пластин, которые расположены параллельно и на рубце заключены одна в другой.

Митоз

В дочернюю клетку из материнской в ходе вегетативного размножения переходит определенная часть структурных образований ядра и цитоплазмы. Перед каждым делением клеток при этом хромосомы воспроизводятся по одному разу и все одновременно. Этим обеспечивается их равномерное распределение между дочерней и материнской клеткой. При данном типе деления ядра, который называется митозом, наблюдается строго постоянное количество хромосом в поколениях клеток.

Почкование материнской клетки

Мы выяснили, что почка — это то, чем размножается дрожжи при вегетативном способе. Если рассматривать этот процесс во времени, то можно отметить, что примерно за один час в оптимальных условиях полностью формируется дочерняя клетка. Но одна она не может повторять бесконечно процесс почкования. Материнская клетка в течение жизни имеет в среднем 25-30 почкований (родовых шрамов). Сдерживающий фактор этого процесса — изменение структуры оболочки клетки, которое связано с образованием рубцов. Именно они приводят к уменьшению ее полезной поверхности, что уменьшает обмен веществ, а также содержание протеина, ДНК, РНК в клетках и приводит, в конце концов, к гибели.

Можно выделить и еще один способ, отмечая на вопрос о том, как размножаются дрожжи. Спорами осуществляется этот процесс. Этот способ называется половым. Остановимся на нем подробнее.

Половой способ размножения

Дрожжи, размножение которых происходит как половым, так и вегетативным способом, представляют с этой точки зрения большой интерес. Многие ученые исследовали особенности поведения этих микроорганизмов. Они выяснили, что половой способ связан с прорастанием спор, которые находятся в асках или сумках (их называют аскоспорами) в вегетативные клетки. Как же дрожжи размножаются спорами? Давайте разберемся.

Этот способ сопровождается делением ядра с помощью мейоза. Если при культивировании дрожжей происходит резкий переход из полноценной среды в бедную питательными веществами, то при наличии достаточной влажности, а также значительном накоплении в клетке запасных веществ и доступе к кислороду происходит спорообразование. Появившиеся в результате него аскоспоры являются устойчивыми к неблагоприятным условиям среды (высушиванию, высокой температуре), однако они менее термостабильны, нежели бактериальные споры. Аскоспоры погибают при температуре около 60 °С, тогда как споры бактерий могут выдерживать более высокие температуры — кипящей воды и даже выше.

Аскоспоры образуются обычно в результате полового слияния 2-х дрожжевых клеток и последующего деления оплодотворенного ядра. Их может быть от одной до четырех, а иногда и восемь в одном аске. В случае, если условия для вегетативного развития благоприятны, споры прорастают на свежей питательной среде и затем вновь становятся почкующимися клетками.

Жизненный цикл дрожжей

У дрожжей жизненный цикл связан с чередованием спорообразования и вегетативного размножения с разной продолжительностью диплоидной и гаплоидной стадий. Дрожжи-сахаромицеты, у которых наблюдается смена гапло- и диплофаз, делятся на две группы: гомоталличные и гетероталличные.

Гетероталличные штаммы

Гетероталличные штаммы имеют устойчивую гаплоидную и диплоидную фазы. При этом диплоидные клетки способны вегетативно размножаться неограниченно долго, а при неблагоприятных условиях переходить к спорообразованию. В результате этого образуются аски со спорами гаплоидными, каждая из которых относится к одному из 2-х типов спаривания. Копуляция при этом совершается только при встрече 2-х аскоспор или же клеток из различных гаплоидных штаммов, в результате чего образуются зиготы, а диплофаза восстанавливается.

Гомоталличные штаммы

Гомоталличные штаммы от гетероталличных отличаются тем, что у них есть лишь устойчивая диплофаза. Изолированные из аска гаплоидные споры формируют диплоидную структуру. Другими словами, в потомстве одной споры происходит самодиплоидизация (слияние гаплоидных клеток) за счет того, что споры могут соединяться в любых комбинациях материнской или сестринских гаплоидных клеток со своей почковой.

И у гомоталличных дрожжей существуют типы спаривания. А.Ф. Руснак изучала дрожжи вида Sacch. vini, которые используются в виноделии. Она отметила существование у них большого набора рас. Проанализировав это, исследовательница сделала вывод о том, что природа их преимущественно гомоталлична.

Тем не менее, некоторые дрожжи в гаплоидном состоянии длительное время способны размножаться вегетативно. В качестве примера можно привести Chizosaccharomyces и Zygosaccharomyces. Гаплоидные клетки перед спорообразованием сливаются, формируется диплоидная зигота. Затем с помощью мейоза она делится и дает начало четырем или восьми гаплоидным спорам. Они прорастают и через некоторое время начинают размножаться в гаплоидном состоянии бесполым путем.

Положительные моменты спорообразования

Изучая такие микроорганизмы, как дрожжи (как размножаются они), ученые заметили, что обмен веществ, а также общая жизнедеятельность микроорганизмов замедлены при спорообразовании. Это состояние обеспечивает выживаемость их в неблагоприятных для размножения вегетативного условиях. Поэтому спорообразование, которое объединяет в себе процесс сохранения вида и размножения, нужно рассматривать в качестве положительной стадии в развитии дрожжевых организмов.

Результаты исследования Б. Пазоньи

Б. Пазоньи исследовал то, как дрожжи размножаются. Им были получены интересные результаты по влиянию на продуктивность и жизнедеятельность этих микроорганизмов стадии полового размножения. Культуры винных дрожжей, которые прошли споруляцию с дальнейшим прорастанием спор и процессом диплоидизации, превосходят по быстроте сбраживания сусла культуры, которые этих стадий не прошли. При испытаниях, осуществленных в полупроизводственных условиях, было отмечено сокращение периода брожения с 35 суток до 21-31.

Итак, вы познакомились с такими интересными микроорганизмами, как дрожжи. Как размножаются они, вы теперь знаете. Надеемся, вы запомнили, какие особенности имеют два основных способа. Дрожжи размножаются спорами и почкованием. Каждый из этих способов осуществляется в определенных условиях, и каждый из них имеет свои особенности.

Источник