Способ питания дрожжей 5 класс биология

Дрожжи

Дрожжи — это грибы, чьи клетки имеют микроскопические размеры (около 5 мкм) и почкуются, образуя подобие колоний. Дрожжи обычно не образуют мицелия. Форма дрожжевых клеток шарообразная.

В природе дрожжи обитают на поверхностях плодов, цветов, они присутствуют в поверхностных слоях почвы, пищеварительном тракте некоторых насекомых и др.

Дрожжи не являются какой-либо единой таксономической группой грибов. К дрожжам относят отдельные представители двух отделов грибов — аскомицетов и базидиомицетов. Дрожжи можно считать особой жизненной формой, возникшей у разных видов грибов. Всего видов дрожжей более 1000.

Дрожжи считаются вторично одноклеточными организмами. Это значит, что их предки были многоклеточными формами грибов, которые в последствии стали одноклеточными. В настоящее время существуют своеобразные «переходные» формы. Так некоторые грибы на одних стадиях жизненного цикла имеют признаки дрожжей, а на других — образуют многоклеточный мицелий.

Почкование по-сути является вегетативным размножением дрожжей, т. е. образованием спор. На родительской клетке образуется выпуклость, которая постепенно растет, превращается во взрослую клетку и может быть отделена от родительской. Когда клетки почкуются, то дрожжи имеют вид ветвящихся цепочек.

Кроме вегетативного размножения у дрожжей бывает половой процесс, когда две дрожжевые клетки сливаются, образуется диплоидная клетка, которая впоследствии делится, образуя гаплоидные споры.

Дрожжи-аскомицеты отличаются от дрожжей-базидиомицетов своим жизненным циклом, синтезируемыми веществами, особенностями почкования и др.

Питание дрожжевых клеток в основном осуществляется сбраживанием низкомолекулярных углеводов (сахаров). Сахара сбраживаются дрожжами до спирта и углекислого газа. При этом выделяется энергия, идущая на процессы жизнедеятельности дрожжей.

Брожение — это анаэробное дыхание, т. е. получение энергии без кислорода. Однако дрожжи способны также дышать кислородом. Таким образом, их анаэробность является факультативной (необязательной). Когда дрожжи дышат кислородом, то выделяют углекислый газ, но не сбраживают сахара до спиртов. Однако если сахаров много, то дрожжи будут его сбраживать даже в присутствии кислорода.

Процесс брожения дрожжей используется человеком. В хлебопечении образующийся дрожжами углекислый газ делает тесто более пористым. Образование дрожжами спирта используется в виноделии и пивоварении. Также в процессе своего метаболизма дрожжи образуют другие вещества (различные масла, спирты и др.), которые придают готовым пищевым продуктам особый вкус.

Человек научился использовать дрожжи еще в древности. Отмечено их использование в древнем Египте. Однако то, что это микроскопические грибы обеспечивают поднятие теста или образование спирта, люди тогда не знали. Дрожжи сначала наблюдал А. Левенгук (в 1680 г.), затем их описал Шарль Каньяр де Ла-Тур (1838 г.). Однако только в 1857 г. Л. Пастер окончательное доказал, что брожение в сырых продуктах обеспечивают организмы, а это не просто химическая реакция.

Некоторые виды дрожжей могут вызывать заболевания.

Источник

Строение и жизнедеятельность дрожжей

Опубликовано: 2015-02-05
Обновлено: 2016-03-28

Автор статей и главный редактор
Лисневич Наталья Николаевна
врач высшей категории, стаж более 30 лет, г. Калуга,
keon@mail.ru

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.

Место обитания дрожжей

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:

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.

Строение клетки дрожжей

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).

Клетки содержат мембраны, цитоплазму, а также такие органоиды, как:

• 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.

Рис. 11. Дрожжи в косметологии.

Кроме того, среди дрожжей встречаются виды (к примеру, Saccharomycesboulardii), способные поддерживать и восстанавливать микрофлору желудочно-кишечного тракта, а также снимающие симптомы и риск возникновения диарей и снижающие сокращения мускулатуры у пациентов с синдромами раздражённого кишечника.

Существуют ли вредные дрожжи?

Известно, что размножение дрожжей в продуктах питания способно вызывать их порчу (например, происходят процессы вспучивания, изменения запахов и вкусов). Кроме того, по данным специалистов-микологов, среди них бывают патогенные, способные вызвать различные нарушения живых организмов, а также ряд серьезных болезней людей, у которых ослаблен иммунитет.

Среди болезней человека выделяют, например, кандидозы, вызываемые дрожжами Candida, и криптококкозы, возбудителем которого служит Cryptococcusneoformans. Показано, что данные патогенные виды дрожжей часто бывают нормальными обитателями микрофлоры человека и начитают активно размножаться именно при ослаблении, при получении различных травм, при возникновении ожогов, после хирургических вмешательств, при долгом приеме антибиотиков, иногда у маленьких или, напротив, пожилых людей.

Источник

Исследовательский проект по биологии в 5 классе «Дрожжи»

1.Исследовательский проект «Дрожжи»

учащиеся 5 «а» класса

2. Объект исследования: дрожжи

Гипотеза: если дрожжи – это одноклеточные грибы, то так ли уж велика их польза.

Актуальность: необходимо знать о тех продуктах, которые ты употребляешь в пищу.

Цель: узнать, что собой представляют дрожжи.

1.Познакомиться с историей открытия дрожжей

2.Узнать, какого вида бывают дрожжи.

4.Изучить строение хлебопекарных дрожжей

4.Провести опыт, иллюстрирующий механизм действия дрожжей

5.Определить пользу дрожжей.

6.Ознакомиться с применением дрожжей .

7. Сделать выводы

3. Не все знают , что продающиеся в магазинах пачки дрожжей –спрессованные живые организмы. Дрожжи – это грибы, но грибы необычные — одноклеточные. Всего дрожжей насчитывается около 1500 видов. Русское слово «дрожжи» имеет общий корень со словами «дрожь», «дрожать». Английское слово «yeast» (дрожжи, закваска) означает «пена, кипеть, выделять газ».

4. Местообитания дрожжей связаны преимущественно с богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и листьев ,распространены также в почве (особенно в подстилке и органогенных горизонтах) и природных водах. Дрожжи постоянно присутствуют в кишечнике и ходах питающихся древесиной насекомых, богатые дрожжевые сообщества развиваются на листьях, поражённых тлёй.

5. Дрожжи одни из наиболее древних « домашних организмов » .

Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Предполагается, что люди 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 подвиды, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды

Луи Пастер (1822-1895) — учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении. Стало понятно, что сахар превращается в алкоголь и углекислый газ в результате жизнедеятельности особого вида микроорганизмов — одноклеточных дрожжевых грибков. Кроме того, он предложил простой способ останавливать брожение, который с тех пор называется пастеризацией: нагревание выше 52°C в течение десяти минут убивает дрожжи.

8. В связи со способностью дрожжей производить спиртовое брожение сахаров их используют в хлебопечении, виноделии, пивоварении, квасоварении , спиртовом, лекарственном производстве, в молочной промышленности, косметологии.

9. Для выработки дрожжей используется следующее основное и вспомогательное сырье: его вы видите на слайде

Из почти полусотни составляющий в пищу без вреда для здоровья можно употреблять лишь около 10!

10. Эксперимент №1 « Изучение клеток дрожжей под микроскопом »

Как питаются дрожжи, мы наблюдали, разведя в теплой воде и сахаре небольшой кусочек дрожжей. Затем набирали в пипетку 1 каплю воды с клетками дрожжей и наносили на предметное стекло. Увидели, что при соединении дрожжей с сахаром в тёплой воде, на поверхности появились пузырьки, количество которых постоянно возрастало.

Дрожжи- одноклеточные грибы , имеют форму шарика;

живут и развиваются в питательной среде , богатой сахаром;

11. Эксперимент №2 « Дрожжи поднимают тесто »

Цель опыта: Экспериментально доказать, что дрожжи поднимают тесто и влияют на качество выпекаемого хлеба.

Замесили тесто из муки, воды, сахара и дрожжей. Тесто поместила в тёплое место.

Спустя 1,5 часа тесто поднялось

Вывод: Дрожжи «поднимают» тесто и делают его пышным и вкусным. Так же мы выяснили, что для роста дрожжей необходимы: (вода), сахар, мука и теплое место, в котором дрожжи начинают расти.

12. Эксперимент №3 « Изучение процесса брожения дрожжей»

Познакомившись с информацией о том, что основная функция дрожжей вызывать брожение с выделением пузырьков газа (что можно увидеть на срезе хлеба) мы провели опыт.

Цель опыта : Опытным путем убедиться в образовании углекислого газа при жизнедеятельности дрожжей

В чашке развели дрожжи тёплой водой с сахаром. Затем всё перелили в бутылку и натянули воздушный шарик. Когда шарик надулся газом, зажгли лучину и опустили ее в бутылку.

13. Когда шарик надулся газом, зажгли спичку и опустили ее в бутылку.

Через 1 час воздушный шарик наполнился газом. Спичка в бутылке потухла. Углекислый газ не поддерживает горение.

Значит, дрожжи – невидимки питаются, они выделяют углекислый газ, как и мы.

Дрожжи при благоприятных условиях (тепло, наличие сахара) быстро размножаются почкованием, наращивая массу, дрожжи разлагают сахар на спирт и углекислый газ. Освобождающаяся при этом энергия используется дрожжами для обеспечения их жизнедеятельности. Пузырьки углекислого газа, образующиеся в тесте, делают его легким и пористым. На этом основано их применение в промышленности и быту.

Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства спиртных напитков. Использование пекарских дрожжей незаменимо для современного производства. Дрожжи также могут быть фактором порчи продуктов питания.

Выводы и рекомендации : в ходе проведения опытов мы познакомились со свойствами дрожжей и выяснили, что они живые организмы; что дрожжи – нужный продукт, однако употреблять его надо умеренно, следуя рекомендациям диетологов и врачей. При покупке хлебобулочных изделий обращайте внимание на состав. Не покупайте хлеб, в котором присутствуют разные усилители вкуса и синтетические добавки .Такой хлеб точно пользу не принесет, скорее вред. Мы узнали о том, что полезнее есть бездрожжевой хлеб. Такой хлеб намного полезней. Примером бездрожжевого хлеба является лаваш.

Источник