logo

Ifølge klassificeringen er gær mikroskopiske svampe i kongeriget Mycota. De er enkeltcellede faste mikroorganismer af lille størrelse - 10-15 mikron. På trods af den yderste lighed mellem gær og store bakteriearter, tilskrives de svampe på grund af deres ultrastruktur af celler og reproduktionsmetoder.

Fig. 1. Gærtype på en petriskål.

Gær habitat

Ofte under naturlige forhold findes gær på substrater, der er rige på kulhydrater og sukkerarter. Derfor mødes de på overfladen af ​​frugter og blade, bær og frugter, på sårsap, i nektar af blomster, i en død plantemasse. Derudover findes de i jord (som et eksempel i kuld), vand. Gærorganismer fra Candida eller Pichia-slægten registreres ofte i menneskets tarmmiljø og mange dyrearter.

Fig. 2. Hestens habitat.

Sammensætningen af ​​gærceller

Alle gærceller indeholder ca. 75% vand, 50-60% indeholder bundet intracellulært, og de resterende 10-30% frigives. I celleets tørstof, afhængigt af alder og tilstand, indeholder i gennemsnit:

Derudover indeholder celler en række vigtige komponenter, der er nødvendige for deres metabolisme - enzymer, vitaminer. Enzymer af gærorganismer er katalysatorer til forskellige typer fermenterings- og respirationsprocesser.

Fig. 3. Celler af gærorganismer.

Gærcelle struktur

Gærceller har en anden form: ellipser, ovaler, pinde, kugler. Dimensionen er også anderledes: ofte er længden 6-12 mikron, og bredden er 2-8 mikron. Det afhænger af deres levesteder eller dyrkningsforhold, ernæringsmæssige komponenter og miljømæssige faktorer. Unge gær er de mest stabile i egenskaber, derfor udføres karakteristika og beskrivelse af arten i henhold til dem.

Gærorganismer har alle de standardkomponenter, der er forbundet med eukaryote celler. Derudover har de unikke karakteristiske egenskaber ved svampe og kombinerer tegnene på de cellulære strukturer af planter og dyr:

  • væggene er stive som planter
  • der er ingen kloroplaster, og der er glykogen, som hos dyr.

Fig. 4. En række gærtyper: 1 - bagerier (Saccharomyces cerevisiae); 2 - mechnikovia finest (Metschnikowia pulcherrima); 3 - Candida-jordarter (Candida humicola); 4 - Rhodotorula gluey (Rhodotorula glutinis); 5 - Rhodorotula rødt (R. rubra); 6 - rhodorotula golden (R. aurantiaca); 7 - Debaryomyces Cantarelli (Debaryomyces cantarelli); 8 - Cryptococcus laurel (Cryptococcus laurentii); 9 - nonsony langstrakt (Nadsonia elongata); 10 - rosa sporobolomyces (Sporobolomyces roseus); 11 - sporesomes holsatikus (S. holsaticus); 12 - rhosporidium diobovatum (Rhodosporidium diobovatum).

Celler indeholder membraner, cytoplasma, såvel som organoider, såsom:

  • kerne;
  • Golgi apparat;
  • Celle mitokondrier;
  • ribosomal apparat;
  • fede indeslutninger, glycogenkorn, samt valuta.

Nogle arter er sammensat af pigmenter. I unge gærer er cytoplasmaet homogent. I vækstprocessen vises vakuoler (indeholdende organiske og mineralske komponenter) inde i dem. I vækstprocessen observeres dannelsen af ​​granularitet, en stigning i vakuoler forekommer.

Skaller omfatter som regel flere lag med inkluderede polysaccharider, fedtstoffer og nitrogenholdige komponenter. Nogle af arterne har en slimhinde, så celler limes ofte sammen og flager dannes i væsker.

Fig. 5. Cellestruktur af gærorganismer.

Gær åndedrætsprocesser

For åndedrætsprocesserne behøver gærceller ilt, men mange af deres arter (valgfri anaerob) kan midlertidigt fjerne det og modtage energi fra fermenteringsprocesserne (iltfri vejrtrækning) og danner dermed alkoholer. Dette er en af ​​deres vigtigste forskelle fra bakterier:

blandt gær er der ingen repræsentanter, der er i stand til at leve helt uden ilt.

Åndedrætsprocesser med ilt er energisk mere fordelagtige for gær, og når det ser ud, kompletterer cellerne fermentering og skifter til iltrespiration, der frigiver kuldioxid, hvilket bidrager til hurtigere cellevækst. Denne effekt kaldes Pasteur. Sommetider, med et højt indhold af glucose, observeres Krebtree-effekten, når selv om der er ilt, gærceller gærer det.

Fig. 6. Åndedræt af gærorganismer.

Hvad spiser gær?

Mange gær er kemoorgano-heterotrofiske, og for at få energi til ernæring og energi bruger de organiske næringsstoffer.

I anoxiske forhold foretrækker gærerne at anvende kulhydrater såsom hexose og oligosaccharider syntetiseret derfra til deres ernæring. Nogle typer kan også assimilere andre typer kulhydrater - pentose, stivelse, inulin. Med iltadgang er de i stand til at forbruge et bredere udvalg af stoffer, herunder fedt, kulbrinter, alkohol og andre. Sådanne komplekse typer af kulhydrater, såsom for eksempel ligniner og celluloser, er ikke tilgængelige for deres absorption. Kilderne til nitrogen er som regel ammoniumsalte og nitrater.

Fig. 7. Gær under et mikroskop.

Hvad syntetiserer gær?

Gær producerer oftest under metabolismen forskellige former for alkoholer - de fleste er ethyl-, propyl-, isoamyl-, butyl-, isobutylarter. Desuden afslørede dannelsen af ​​flygtige fedtsyrer syntesen af ​​eddikesyre, propionsyre, smørsyre, isosmørsyre, isovalerinsyre. Derudover kan de i små koncentrationer i livsfarlige aktiviteter frigive en række stoffer i fx miljøet - fuselolier, acetoiner, diacetyler, aldehyder, dimethylsulfid og andre. Det er med sådanne metabolitter, at de organoleptiske egenskaber hos de opnåede produkter ved hjælp af dem ofte er forbundet.

Gæravlsprocesser

Et særpræg ved gærceller er deres evne til at formere vegetativt, når de sammenlignes med andre svampe, som kommer fra enten spirende sporer eller for eksempel cellezygoter (såsom Candida eller Pichia-genera). En del af gæren kan realisere processerne for seksuel reproduktion, der indeholder mycelstadier, når dannelsen af ​​en zygot observeres og dens videre omdannelse til en "pose" af sporer. Nogle gærer, der danner mycelium (for eksempel Endomyces eller Galactomyces-generaen) er i stand til at opløses i individuelle celler - arthrospores.

Fig. 8. Gærforplantning.

Hvad bestemmer væksten af ​​gær

Gærorganismernes vækstprocesser afhænger af forskellige miljømæssige faktorer - temperatur, fugtighed, surhed, osmotisk tryk. De fleste gærninger foretrækker mellemtemperatur, blandt dem er der næsten ikke nogen ekstremofile arter, der foretrækker for høj eller tværtimod lav temperatur. Det er kendt eksistensen af ​​arter, der er i stand til varige negative miljøforhold. Undertryk vækst og udvikling af nogle gærorganismer ved anvendelse af antibiotika.

Fig. 9. Gærproduktion.

Hvorfor er gærene nyttige?

Gær bruges ofte i en husstand eller industri. Man har længe begyndt at bruge dem til sit liv, for eksempel ved tilberedning af brød og drikkevarer. I dag anvendes deres biologiske evner i syntesen af ​​nyttige stoffer - polysaccharider, enzymer, vitaminer, organiske syrer, carotenoider.

Fig. 10. Vin er et produkt afledt af aktiviteten af ​​gær.

Anvendelsen af ​​gær i medicin

Gær anvendes i bioteknologiske processer til fremstilling af lægemidler - insulin, interferon, heterologe proteiner. Læger foreskriver ofte bryggersgær til svækkede mennesker med allergiske sygdomme. Påfør dem og til kosmetiske formål for at styrke hår, negle, forbedre hudtilstanden.

Fig. 11. Gær i kosmetologi.

Derudover er der blandt gærene arter (for eksempel Saccharomycesboulardii), der kan understøtte og genoprette mikroflora i mave-tarmkanalen samt lindre symptomerne og risikoen for diarré og reducere muskelkontraktioner hos patienter med irritabelt tarmsyndrom.

Er der skadelige gær?

Det vides at multiplikationen af ​​gær i fødevarer kan forårsage deres ødelæggelse (for eksempel svulmeprocesser, ændringer i lugt og smag forekommer). Derudover er der ifølge mykologer blandt dem patogener, som kan forårsage forskellige lidelser i levende organismer, samt en række alvorlige sygdomme hos mennesker, der har svækket immunitet.

Blandt menneskelige sygdomme er for eksempel candidiasis forårsaget af Candida-gær og kryptococcose, hvis kausative middel er Cryptococcusneoformans, kendetegnet. Det er vist, at disse patogene gærarter ofte er normale indbyggere i menneskelig mikroflora og læser aktivt for at reproducere præcist, når de svækkes, når de modtager forskellige skader, når der opstår forbrændinger, efter kirurgiske indgreb, med langsigtede antibiotika, nogle gange i små eller tvert imod ældre.

http://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/gribi/drozhzhi.html

Vi afslører gærens hemmeligheder

Biologer betragter gær som en gruppe af enkeltcellede svampe, men disse svampe er arrangeret noget anderledes end andre, da deres habitat og fødemønster er ændret meget i udviklingsprocessen. Gær lever i flydende eller halvflydende substrater, hvor der er mange organiske stoffer: For eksempel i en sukkeropløsning, der efterlades i nogle dage indendørs ved stuetemperatur, forekommer der skum, og duften bliver alkoholisk - det er gær, som er kommet fra luften ind i opløsningen og begynder at vokse aktivt og formere.

Folk har kendt om gær i lang tid: i tusindvis af år er de blevet brugt til fremstilling af alkohol - fra ale og cider til alkohol og whisky. Opløsningen til gær kan fremstilles: drue og æble, humle og malt, hvede, rug osv. Du kan også bruge kartofler, melasse og andre fødevarer.

Folk lærte også at bage brød ved hjælp af gær, men de kunne kun finde dem i midten af ​​1800-tallet - Louis Pasteur gjorde det, og han indså, at de er organismer, der formere sig ved at pudse, og de stoffer der forårsager gærning produceres i dem vækst.

Kemisk og vitaminsammensætning

Gærens kemiske sammensætning er meget ustabil: det afhænger af deres type - omkring 1500 arter er kendt i dag - og på det miljø, hvor de formere sig. Gær indeholder normalt ¾ vand og ¼ tørstof, som igen indeholder uorganiske stoffer, kulhydrater, nitrogen, proteiner og fedtstoffer.

Uorganiske stoffer indeholder hovedsageligt fosforsyre og kalium. Kolhydratdelen af ​​gær indeholder polysaccharider, og gærproteiner indeholder mange aminosyrer, herunder alle nødvendige I fedtstoffer er der mættede og flerumættede fedtsyrer.

Vitaminsammensætningen af ​​gær er vitaminer fra gruppe B, vitaminer E, H og vitaminlignende stof meso-inositol. Det tager 1-1,5 g pr. Dag for en person., fosfor, calcium osv.

De vigtigste typer af gær

Gærstykkerne lærte at genkende i slutningen af ​​XIX - begyndelsen af ​​det XX århundrede: Forskere gennemførte mange eksperimenter, og der var også meget arbejde skrevet om dette emne.

Blandt de vigtigste typer gær, der anvendes i dag i forskellige industrier, kan nævnes følgende: bagning, presset, aktiv, tør og instant, øl og vin.

Den nemmeste måde er at købe bagergær - de er i hver købmand i små poser; de opbevares i lang tid, og det er også meget nemt at bruge dem - det er nemt for selv et barn at lave dej i bagninggær.

Presset gær kaldes også konfekture, og det er meget sværere at opbevare dem: uden køleskab bliver de ubrugelige i 2 uger, men ved en højere omgivelsestemperatur - over 30 ° C - forringes de i 3-4 dage. Det er bedst at holde dem i fryseren, men i køleskabets nederste hylde vil de kunne opretholde deres grundlæggende egenskaber i ca. 2 måneder. Før brug skal presset gær opløses i varmt vand.

Tørgær lever meget længere, hvis emballagen ikke åbnes: På et tørt, køligt sted kan de opbevares i ca. 2 år. Åben gær skal lægges i køleskab i tæt lukket beholder, men selv vil de beholde deres egenskaber i højst 4 måneder.

Aktiv tørgær opløses i varmt vand - 1 del gær til 4 dele vand, lad i 10 minutter, og omrør derefter og vente i nogen tid.

Instant gær har næsten samme egenskaber, og de bruges næsten på samme måde, men efter 10 minutters opløsning i varmt vand er de klar til konsum, kun vand skal tages mere - 5 dele til 1 del af gæren.

Det er bedre at kontrollere langvarig gær inden brug: Hæld lidt gær med varmt vand (1 spsk), tilsæt 1 tsk. sukker og vent 10 minutter - hvis der kommer bobler, kan gær anvendes.

Du kan lave gær fra øl: bland mel med varmt vand (1 glas hver), og efter 5-6 timer tilsættes et glas øl og 1 el. sukker, rør og lader i nogen tid på et varmt sted. Når gæren kommer, knæder dejen med dem, som med almindelig gær - det vil være frodigt, ømt og velsmagende.

Hvad er de helbredende egenskaber?

Alle typer gær har mange helbredende egenskaber. Naturlig brygger og bagergær kan bruges til medicinske formål; Der fremstilles også specielle præparater med dem - for eksempel gefefitin, som normalt ordineres til børn og unge for lidelser i centralnervesystemet, furunkulose og andre hudproblemer, metaboliske forstyrrelser og vitamin B-mangel.

Hvilke andre sundhedsmæssige fordele ved gær? I flydende form kan gæren indgives oralt for at forbedre absorptionen af ​​næringsstoffer, forbedre tarmens, mave og bugspytkirtlenes funktion. øge kroppens modstand mod sygdomme forårsaget af bakterier og vira. Flydende gær er mere aktiv i denne henseende end tør. Gær er også meget nyttig i tilfælde af enterocolitis, gastritis, mavesårs sygdom og til genopretning af alvorlige sygdomme.

Helbredelse af gær alene bør ikke være - deres dosis skal ordineres af en læge afhængigt af organismens individuelle karakteristika. Den gennemsnitlige dosis tør gær pr. Dag - 25 g, frisk - 100 g, gærpasta - 50 g og flydende gær - op til 500 g

Advarsler og bivirkninger

I tilfælde af overdosis er følgende bivirkninger mulige: diarré, flatulens, sværhedsfølelse i maven og "under skeen", bøjning osv. Du kan ikke anvende gær til terapeutiske formål i visse typer polyarthritis og alvorlig nedsat nyrefunktion.

http://www.inmoment.ru/beauty/health-body/yeast.html

Bager's gær

Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C.Hansen 1883

Bagergær [1]: 96.102 (lat Saccharomyces cerevisiae) er en type unicellulær mikroskopisk (5-10 mikron i diameter) svampe (gær) fra klassen saccharomycetes, der i vid udstrækning anvendes til fremstilling af alkohol og bageriprodukter samt videnskabelig forskning. I 1996 blev Baker's gær den første eukaryote, hvis genom blev fuldstændigt sekventeret [2].

indhold

Livscyklus

Saccharomyces cerevisiae celler prolifererer på en vegetativ måde ved hjælp af spirende. For det første forekommer en udvækst på modercellen, så sker mitotisk deling af kernen, dannelse af cellevæggen og adskillelse af celler fra hinanden. På modercellen forbliver et ar fra spirende, hvilket gør det muligt at bestemme dets alder. Normalt kan modercellen danne 20-30 nyrer.

Gærceller kan være i en af ​​to stabile tilstande (faser): haploid (sfæroider) og diploide (ellipsoider), som anses for at være forskellige generationer. Under hver fase multipliceres bagergær vegetativt med spirende. Den diploide fase dominerer i bagersgær. Det kommer ind i haploidfasen gennem dannelsen af ​​haploid-ascosporer som følge af meiose. Haploidfasen trænger ind i diploiden ved sammenlægning af de haploide celler dannet fra ascosporer [1]: 96-97.

Til voksende optimale betingelser er en opløsning af gærekstrakt med en temperatur på 30 ° C, der indeholder pepton og glucose.

Videnskabelig værdi

Saccharomyces cerevisiae er en af ​​de mest undersøgte modelorganismer, ved hvilket eksempel eukaryote celler studeres, de er let dyrket og er ikke patogene for menneskekroppen. Sammenlignet med E. coli (Escherichia coli) indeholder en gærcelle flere gange mere DNA og har mere kompleks organisation end bakterier. Celler beholder deres levedygtighed, selv med flere genetiske markører i deres genotype, hvilket er signifikant ud fra genetisk synspunkt [3].

http://wikiredia.ru/wiki/%D0%9F%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%B4 % D1% 80% D0% BE% D0% B6% D0% B6% D0% B8

biologi

Gær er en svamp, hvis celler er mikroskopiske i størrelse (ca. 5 mikrometer) og slår af for at danne en slags koloni. Gær udgør normalt ikke mycelium. Formen af ​​gærcellerne er kugleformet.

I naturen lever gær på overfladerne af frugt, blomster, de er til stede i jordens overfladelag, fordøjelseskanalen til nogle insekter mv.

Gær er ikke en enkelt taksonomisk gruppe af svampe. Gæren omfatter individuelle repræsentanter for to afdelinger af svampe - ascomycetes og basidiomycetes. Gær kan betragtes som en særlig livsform, der er opstået i forskellige typer svampe. Samlede typer gær mere end 1000.

Gær betragtes som sekundær for enkeltcellede organismer. Det betyder, at deres forfædre var multicellulære former for svampe, som senere blev encellulære. I øjeblikket er der ejendommelige "overgangsformer". Så nogle svampe på nogle stadier af livscyklussen har tegn på gær, og på andre - danner et multicellulært mycelium.

Budding er i det væsentlige en vegetativ multiplikation af gær, dvs. dannelsen af ​​sporer. En udbulningsformular på modercellen, som gradvist vokser, bliver til en voksen celle og kan adskilles fra stamcellen. Når cellerne knopper, har gæren form af forgreningskæder.

Foruden vegetativ reproduktion er der en seksuel proces i gær, når to gærceller fusioneres, dannes en diploid celle, som efterfølgende opdeles i haploide sporer.

Gær-ascomycetes adskiller sig fra basidiomycetgær i deres livscyklus, syntetiserede stoffer, særlige egenskaber ved spirende mv.

Ernæring af gærceller udføres hovedsageligt ved fermentering af kulhydrater med lav molekylvægt (sukkerarter). Sukker er fermenteret med gær til alkohol og kuldioxid. Samtidig frigives energi, der går til de vitale processer af gær.

Fermentering er anaerob respiration, dvs. opnåelse af energi uden oxygen. Gær kan også indånde ilt. Således er deres anaerobicitet valgfri (valgfrit). Når gær adderer ilt, frigives kuldioxid, men det gærer ikke sukker til alkoholer. Men hvis der er mange sukkerarter, vil gæren fermentere det selv i nærværelse af ilt.

Gærfermenteringsprocessen anvendes af manden. Ved brødfremstilling gør kuldioxid produceret af gær dejen mere porøs. Dannelsen af ​​gæralkohol anvendes til vinfremstilling og brygning. Også i processen med deres stofskifte danner gær andre stoffer (forskellige olier, alkoholer osv.), Som giver en særlig smag til tilberedte fødevarer.

Man lærte at bruge gær i antikken. Markerede deres brug i det gamle Egypten. Men det faktum at disse mikroskopiske svampe giver testopdræt eller dannelse af alkohol, folk vidste da ikke. Gær blev først observeret af A. Leeuwenhoek (i 1680), da Charles Kanyar de La Tour beskrev dem (1838). Det var imidlertid først i 1857, at L. Pasteur endelig viste sig, at fermentering i råvarer leveres af organismer, og det er ikke kun en kemisk reaktion.

Nogle typer gær kan forårsage sygdomme.

http://biology.su/fungus/yeast

Gær svampe

Gær er en ikke-taxonomisk gruppe af encellulære svampe, der har mistet deres mycelstruktur på grund af overgangen til habitat i flydende og halvvæske, organiske rige underlag. Forener omkring 1500 arter tilhørende ascomycetes og basidiomycetes.

indhold

Generelle oplysninger

Gruppens grænser er ikke klart afgrænset: mange svampe, der kan vegetativt formeres i encellig form og derfor kan identificeres som gær, danner et udviklet mycelium i andre stadier af livscyklusen og i nogle tilfælde makroskopiske frugtlegemer. Tidligere blev disse svampe allokeret til en særlig gruppe gærlignende, men nu er de alle normalt betragtet sammen med gær. Undersøgelser af 18S rRNA viste et nært forhold til typiske gærarter, der kun kunne vokse i form af mycelium.

Størrelsen af ​​gærceller er sædvanligvis 3-7 mikrometer i diameter. Der er tegn på, at nogle arter kan vokse op til 40 mikron [1].

Gær har stor praktisk betydning, især bager- eller bryggergær (Saccharomyces cerevisiae). Nogle arter er valgfrie og betingede patogener. Hidtil er genomet af gær Saccharomyces cerevisiae (de var de første eukaryoter, hvis genom blev fuldstændigt sekventeret) og Schizosaccharomyces pombe blev fuldstændigt afkodet. [2]

historie

Det russiske ord "gær" har en fælles rod med ordene "skælvende", "rysten", som blev brugt til at beskrive skumdannelsen af ​​en væske, der ofte ledsager fermenteringen udført af gæren. Det engelske ord "gær" kommer fra det gammelt engelske "gist", "gyst", hvilket betyder "skum, kog, frigiv gas" [3].

Gær er nok en af ​​de ældste "indenlandske organismer". I tusindvis af år har folk brugt dem til gæring og bagning. Arkæologer har fundet blandt ruinerne af de antikke egyptiske byer malerier og bagerier samt billedet af bagere og bryggerier. Det antages, at egypterne begyndte at brygge øl i 6000 år f.Kr. e., og i 1200 BC. e. de mestrede teknologien for bagning af gærbrød sammen med bagning af usyret brød [4]. For at begynde at fordøje et nyt substrat, brugte folk rester af den gamle. Som følge heraf er der i forskellige bedrifter blevet udvalgt gær i århundreder, og der er dannet nye fysiologiske racer, som ikke findes i naturen, hvoraf mange endog oprindeligt blev beskrevet som separate arter. De er de samme produkter af menneskelig aktivitet som sorter af dyrkede planter. [5]

I 1680 så den nederlandske naturforsker Anthony van Leeuwenhoek først gæren i et optisk mikroskop, men genkendte dem ikke på grund af manglende bevægelse af levende organismer [6]. Og kun i 1857 viste den franske mikrobiolog Louis Pasteur i sit arbejde "Mémoire sur la fermentation alcoholique", at alkoholgæring ikke blot er en kemisk reaktion, som tidligere menet, men en biologisk proces fremstillet af gær [7] [8].

I 1881 brugte Emil Christian Hansen, en labarbejder hos et dansk firma i 1883, for første gang at få øl i stedet for ustabil surdej [4]. I slutningen af ​​1800-tallet blev der med sin deltagelse skabt den første klassificering af gær. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede viste determinanter og samlinger af gærkulturer sig. I anden halvdel af århundredet begynder videnskaben om gær (zymologi) ud over praktiske problemer at fokusere på økologi af gær i natur, cytologi og genetik.

Indtil midten af ​​det 20. århundrede observerede forskerne kun den seksuelle cyklus af ascomycetisk gær og betragtede dem alle som en separat taksonomisk gruppe af svampedræber. I 1969 formåede den japanske mykolog Isao Banno at fremkalde den seksuelle reproduktionscyklus i Rhodotorula glutinis, som er en basidiomycete. Moderne molekylærbiologiske undersøgelser har vist, at gær blev dannet uafhængigt af ascomycete og basidiomycete svampe og er ikke en enkelt taxon, men snarere en livsform. [9]

Den 24. april 1996 blev det meddelt, at Saccharomyces cerevisiae var den første eukaryote organisme, hvis genom (12 millioner basepar) blev fuldstændigt sekventeret [10]. Sekventering tog 7 år, og mere end 100 laboratorier deltog i det [11]. Den næste gærorganisme og den sjette eukaryote med det fuldt dekodede genom blev i 2002 Schizosaccharomyces pombe [12] med 13,8 millioner basepar.

Ascomycete og basidiomycete gær

Det er muligt at skelne den gær, der tilhører forskellige dele af svampen, både ved deres livscyklus egenskaber og uden at være opmærksom på tegn på affinitet. Disse omfatter syntesen af ​​carotenoider (findes kun i basidiomycetær), typen af ​​ubiquinoner (med 5-7 isoprenoidrester i ascomycete og 8-10 i basidiomycete, selv om der er undtagelser), typen af ​​spirende (se afsnit Livscyklus), indholdet af GC par i DNA (26-48% i ascomycetes, 44-70% i basidiomycet), tilstedeværelsen af ​​urease (karakteristisk med nogle få undtagelser, kun basidiomycete) og andre.

Typisk adskillelse

Metaboliske egenskaber

Gær er kemoorgano-heterotrofer og bruger organiske forbindelser både til energiproduktion og som carbonkilde. De har brug for ilt for åndedræt, men i mangel er mange arter i stand til at modtage energi ved gæring med frigivelse af alkoholer (valgfri anaerober). I modsætning til bakterier er der ingen obligatoriske anaerober blandt gær, som dør i nærværelse af ilt i miljøet. Når luften passerer gennem det fermenterede substrat, stopper gæren fermentering og begynder at trække vejret (da denne proces er mere effektiv), forbruger ilt og frigiver kuldioxid. Det fremskynder væksten af ​​gærceller (Pasteur effekt). Men selv med adgangen til ilt i tilfælde af et højt indhold af glucose i mediet begynder gæren at fermentere den (Krebtree-effekten). [13]

Gær er ret krævende med hensyn til ernæring. Under anaerobe forhold kan gær kun bruge kulhydrater som en energikilde, hovedsageligt hexoser og oligosaccharider bygget fra dem. Nogle arter (Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus) absorberer også pentoser, for eksempel xylose. Schwanniomyces occidentalis og Saccharomycopsis fibuliger er i stand til at fermentere stivelse, Kluyveromyces fragilis er inulin. Under aerobiske forhold er rækkevidden af ​​fordøjelige substrater bredere: ud over kulhydrater, fedtstoffer, carbonhydrider, aromatiske og enkeltkolstofforbindelser, alkoholer, organiske syrer. Meget flere arter kan bruge pentose under aerobiske forhold. Imidlertid er komplekse forbindelser (lignin, cellulose) ikke tilgængelige for gær.

Kvælstofkilder til alle gær kan være ammoniumsalte, ca. halvdelen af ​​arten har nitratreduktase og kan absorbere nitrater. Måderne af ureaabsorption er forskellige for ascomycete og basidiomycete gær. Ascomycete første carboxylat det, derefter hydrolyse det, basidiomycete - omgående hydrolyse med urease.

Til praktisk anvendelse er produkterne fra den sekundære metabolisme af gær, der frigives i små mængder onsdag, vigtige: fuselolier, acetoin (acetylmethylcarbinol), diacetyl, butyraldehyd, isoamylalkohol, dimethylsulfid osv. De organoleptiske egenskaber af de produkter, der opnås med gær, afhænger af dem. [14]

spredning

Gærhabitater er hovedsageligt forbundet med sukkerrige substrater: overfladen af ​​frugter og blade, hvor de spiser livsgivende plantesekretioner, blomsternektar, plantesårssafter, døde phytomass osv., Men de er også almindelige i jorden (især i kuld og organogene horisonter) og naturlige vand. Gær (r. Candida, Pichia, Ambrosiozyma) er konstant til stede i tarmene og passagerne af xylofager (træspiserinsekter), der udvikler rige gærsamfund på de blade, der er ramt af bladlus. Medlemmer af slægten Lypomyces er typiske jordindbyggere.

Livscyklus

Et særpræg ved gær er evnen til at vokse vegetativt i en enkeltcelle tilstand. Når det sammenlignes med svampes livscyklus, ser det ud som sporer eller zygoter. Mange gær er også i stand til at realisere den seksuelle livscyklus (dens type afhænger af affinitet), hvor der kan være mycelestadier.

I nogle gær-lignende svampe, der danner mycelium, er dets opløsning i celler (arthrosporer) mulig. Disse er slægterne Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon. I de sidste to begynder arthrospores at knoppe efter dannelsen. Trichosporon danner også vegetative endosporer inde i mycelceller.

Ascomycete Gærcykler

Den mest karakteristiske type vegetativ forplantning til enhjulede ascomycete gær er spirende, kun Schizosaccharomyces pombe reproducerer ikke ved spirende, men ved binær division [15]. Det spirende sted er en vigtig diagnostisk egenskab: Polar spirende på grund af dannelsen af ​​spirende ar fører til dannelsen af ​​apicular (citronlignende, Saccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia) og pæreformede (Schizoblastosporion) celler; multilaterale ændrer ikke cellens form (Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces, Candida). I slægten Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, forekommer Fellomyces spirende på lange processer (sterigmer).

Sprøjtning i ascomycete gær er holoblastisk: modercellens cellevæg bløder, kurver udad og giver anledning til cellens væg i dattercellen.

Ofte, især i ascomycete gær af Candida og Pichia-slægten, divergerer cellerne ikke efter pudding og danner pseudomycelium, som adskiller sig fra den sande ved klart synlige indsnævringer i stedet for septaen og kortere i forhold til de foregående terminale celler.

Haploide ascomycete gærceller har to typer parring: a og α. Udtrykket "køn" anvendes ikke, da cellerne er morfologisk identiske og kun adskiller sig i en enkelt genetisk locusmatta (fra engelsk parring). Celler af forskellige typer y kan fusionere og danne en diploid a / a, som efter meiosis giver 4 haploide ascosporer: to a og to a. Vegetativ gengivelse af ascomycete gær er mulig i forskellige arter, enten kun i haploidstadiet eller kun i diploidstadiet eller i begge (haplo-diploidgær).

Basidiomycete gærcykler

Basidiomycete gær enteroblastisk spirende: Modercellens cellevæg bryder, nyren forlader spalten og syntetiserer sin cellevæg fra bunden. Fordelingen af ​​gærceller til basidiomycet er ikke typisk.

Ud over den sædvanlige spirende kan mange typer udelukkende basidiomycete gær (s. Sporidiobolus, Sporobolomyces, Bullera) danne vegetative ballistosporer: Sporer på en udvækst fyldt med glykogen. På grund af glykogenhydrolyse øges trykket, og sporet bliver skudt i en afstand på op til flere millimeter. I testen for dannelse af ballistosporer såres gær på en plade agariseret næringsmedium, der er fastgjort på lokket på petriskålen. Gærvæksten på mediet under denne plade betyder, at de har ballistosporer, og at de tilhører basidiomycetterne.

Under seksuel reproduktion i basidiomycetes ved fusion af haploide gærceller (plasmogamy) forekommer der ikke nuklear fusion (karyogami), og der dannes en dikaryotisk celle, der giver anledning til et mycelium. Allerede på myceliumkaryogamien opstår, og der dannes basidiosporer, ofte selv på frugtkroppen (bestil Tremallales). Den eneste gær blandt basidiomycetterne, der ikke danner mycelium, selv under reproduktionens seksuelle cyklus, er Xanthophyllomyces dendrorhus.

Det skal bemærkes, at parringstyper i basidiomycete gær afviger normalt ikke i en, men i et stort antal loci. Kun de celler, hvor alle disse loci er forskellige, det vil sige parringstyper på mere end to, kan fusionere.

Typer af parring

Ved seksuel reproduktion af gæren kan ikke nogen 2 celler fusionere, men kun haploide celler af forskellige parringstyper. Der er to typer af sådanne celler, som adskiller sig i det samme genetiske locus, betegnet med mat [16] (fra engelsk parring). Lokuset kan være i en af ​​to alleliske tilstande: mat a og mat a. Mat og celler syntetiserer kønshormoner, som giver et signal til a-celler. a-celler reagerer på a-celler ved at aktivere membranreceptorer, der kun opfatter feromoner fra celler af den modsatte type parring. [17] Fusionen mellem to identiske celler er derfor umulig.

Efter fusionen dannes en diploid celle med genotypen a / a, som skal være aseksuel, for ikke at slå sammen og derefter udføre meiosier. Cellen opnår dette som følger. Matten et gen koder for a1-proteinet, som udfører to funktioner: det undertrykker læsningen af ​​mRNA for a1-protein fra mat-a-genet, derfor udvikler a-fænotypen ikke (α-feromoner syntetiseres ikke), men det forstyrrer ikke syntesen af ​​a2-protein, som undertrykker a-specifik gener, og fænotypen er heller ikke udviklet. For det andet aktiverer proteiner a1 og α2 sammen α / a-specifikke gener, som er nødvendige for realisering af meiose.

Gær kan ændre sin parringstype ved DNA-rekombination. Denne ændring i celler forekommer med en frekvens på ca. 10-6 pr. Celle. Udover matemat locus i cellen er der også en kopi af mat a og mat a gener: HMR (Hidden MAT Right) og HML (Hidden MAT Left). [18] Men disse loci er i en stille tilstand. Cellen erstatter arbejdsmatte locus med en kopi. I dette tilfælde fjernes kopien fra det sted, der er i den modsatte allelske tilstand. BUT-genet er ansvarlig for denne proces. Dette gen er kun aktiv i haploid tilstand. Det koder for endonukleaser, der skærer DNA i mat-locus. Derefter fjerner exonukleasen matområdet og i stedet kommer der en kopi af HMR eller HML. [19]

ansøgning

Nogle typer gær er længe blevet brugt af manden til fremstilling af brød, øl, vin, kvass osv. I kombination med destillation ligger fermenteringsprocesserne under produktion af stærke alkoholholdige drikkevarer. Gærens gavnlige fysiologiske egenskaber tillader deres anvendelse i bioteknologi. I øjeblikket anvendes de til produktion af xylitol [20], enzymer, tilsætningsstoffer til fødevarer til rengøring af olieforurening.

Gær bruges også i videnskab som modelorganismer for genetisk forskning og molekylærbiologi. Bagergær var den første af eukaryoter, som blev helt bestemt af sekvensen af ​​genomisk DNA. Et vigtigt forskningsområde er studiet af prioner i gær.

Traditionelle processer

bagning af brød

Madlavning bagt gær brød er en af ​​de ældste teknologier. I denne proces anvendes Saccharomyces cerevisiae overvejende. De udfører alkoholholdig gæring med dannelsen af ​​mange sekundære metabolitter, der forårsager brøndens smag og aromatiske kvaliteter. Alkohol fordampes under bagning. Derudover dannes kuldioxidbobler i dejen og tvinger den til at "stige", og efter bagning giver brødet en svampet struktur og blødhed. En lignende virkning skyldes tilsætning af sodavand og syre (sædvanligvis citronsyre) til dejen, men i dette tilfælde dannes ingen smagsforbindelser.

Mel er normalt dårlig i fermenterbare sukkerarter, derfor tilsættes æg eller sukker til dejen. For at opnå flere aromastoffer er dejen punkteret eller omrørt, frigivelse af carbondioxid og derefter efterladt til "stigning". Der er imidlertid en risiko for, at gæren ikke har nok fermenterbart substrat.

vinfremstilling

Under naturlige forhold er gær til stede på overfladen af ​​druefrugten, de er ofte mærkbare som en klar blomst på bær, der hovedsagelig er dannet af Hanseniaspora uvarum. Selvom "vilde" epiphytiske gær kan føre til et uforudsigeligt resultat af fermentering, kan de normalt ikke konkurrere med fermentorer, der lever i vinfade.

Harvested druer crush, får juice (must, druemost) med 10-25% sukker. For at opnå hvide vine er en blanding af frø og skræl (pulp) adskilt fra den, i rødvinens sennep forbliver det. Derefter omdannes sukkerne til ethanol som følge af fermentering. De sekundære metabolitter af gær, såvel som forbindelser afledt af dem under modningen af ​​vinen bestemmer dens aroma og smag. For at opnå et antal vine (for eksempel champagne) brygges igen fermenteret vin for anden gang.

Afbrydelsen af ​​fermentering er forbundet enten med udtømning af lagre af sukkerarter (tørvin) eller med opnåelsen af ​​toksicitetstærsklen for ethanol til gær. Gær, i modsætning til almindelig gær (som dør, når koncentrationen af ​​alkohol i opløsningen når 12%), er mere resistent. Oprindeligt var sherrygær kun kendt i det sydlige Spanien (i Andalusien), hvor de takket være deres egenskaber fik stærk vin-sherry (op til 24% med lang aldring). Over tid blev sherrygær også fundet i Armenien, Georgien, Krim osv. Sherrygær anvendes også til produktion af nogle stærke øl.

Brygning og brygning

Ved brygning anvendes korn som råmateriale (oftest byg), som indeholder en masse stivelse, men lidt sukker, der er gæret af gær. Derfor bliver stivelse hydrolyseret før fermentering. Til dette formål anvendes amylaser, som dannes af kernen selv under spiring. Germineret byg hedder malt. Malten knuses, blandes med vand og koges, får urten, der efterfølgende gæres med gær. Der er brewergær af bund og top fermentering (denne klassifikation blev introduceret af danskeren Christian Hansen).

Topfermenterende gær (for eksempel Saccharomyces cerevisiae) danner en "cap" på overfladen af ​​urten, temperaturer på 14-25 ° C foretrækkes (derfor kaldes topgæringen også varm) og modstår højere alkoholkoncentrationer. Bund (kold) fermentationsgær (Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis) har en optimal udvikling ved 6-10 ° C og deponeres på bunden af ​​fermentoren.

Torulaspora delbrueckii bruges ofte til hvedølle. Ved fremstilling af lambic anvendes gær, der ved et uheld er indtrådt i fermenteren, normalt hører de til slægten Brettanomyces.

Kvass er produceret ifølge en lignende ordning, men ud over bygg er rugmalt meget udbredt. Mel og sukker tilsættes til det, hvorefter blandingen hældes med vand og koges til dannelse af en urte. Den vigtigste forskel mellem brygning og ølproduktion er brugen af ​​andre mælkesyrebakterier end gær i gæring af urte.

Anvendelsen af ​​gær i moderne bioteknologi

Industriel alkoholproduktion

Alkoholholdig fermentering er en proces, der fører til dannelsen af ​​ethanol (CH3CH2OH) fra vandige opløsninger af kulhydrater (sukkerarter) under virkningen af ​​visse typer gær (se fermentering) som en type metabolisme.

I bioteknologi bruges sukkerrør, foderkorn og andre billige kilder til kulhydrater til at producere alkohol. For at opnå fermenterbare mono- og oligosaccharider ødelægges de af svovlsyre eller amylaser med svampeoprindelse. Dernæst alkoholiseringen og destillationsdestillationen af ​​alkoholen til en standardkoncentration på ca. 96 volumenprocent. [21]. Gær af slægten Saccharomyces blev genetisk modificeret til fermentering xylose [22], en af ​​de vigtigste hemicellulosemonomerer, hvilket gør det muligt at forøge udbyttet af ethanol ved anvendelse af planteråmaterialer indeholdende signifikante mængder hemicelluloser sammen med cellulose. Alt dette kan reducere prisen og forbedre sin position i konkurrencen med kulbrintebrændstoffer [23].

Ernærings- og fodergær

Gær er rig på proteiner, deres indhold kan nå op til 66%, mens 10% af massen falder på essentielle aminosyrer. Gærbiomasse kan opnås på landbrugsaffald, træhydrolysater, dets produktion afhænger ikke af klima- og vejrforhold. Derfor er dets anvendelse yderst gavnlig for berigelsen af ​​humant fødevareprotein og fodrer husdyr. Tilsætningen af ​​gær til pølser begyndte så langt tilbage som 1910'erne i Tyskland, i 1930'erne begyndte fodergæren at blive produceret i Sovjetunionen, hvor denne industri udviklede sig specielt.

I Sovjetunionen blev det første store anlæg til produktion af proteinpaprin, med en kapacitet på 70.000 tons om året, bestilt i 1973. Raffinaderiaffald blev anvendt som råmateriale. I 1980'erne blev der produceret 1 million tons mikrobielt protein i Sovjetunionen, herunder gærprotein, som udgjorde 2/3 af verdens samlede. GDR og Ungarn var blandt de førende inden for bioteknologisk produktion af gærfoderprotein og lipofile fedtkomplekser.

På 1990'erne blev produktionen dog faldet kraftigt på grund af hygiejniske og miljømæssige problemer, der opstod ved produktion og anvendelse af mikrobiel protein samt den økonomiske krise. De akkumulerede data vidnede om manifestationen af ​​en række negative virkninger af brugen af ​​paprin i opfedning af fjerkræ og dyr. Af miljømæssige og hygiejniske grunde er interessen for industrien og hele verden også faldet.

Ikke desto mindre produceres forskellige gærekstrakter nu og sælges i Vesten: vegemit, dampbord, bovril, tsenovis. Der er lignende produktioner i Rusland, men deres mængder er små [24]. For at opnå ekstrakter anvendes enten gær-autolysater (cellerne destrueres og proteinet bliver tilgængeligt på grund af selve cellernes enzymer) eller deres hydrolysater (destruktion med særlige stoffer). De bruges som tilsætningsstoffer til fødevarer og giver smag af retter; Derudover er der kosmetik baseret på gærekstrakter.

Også solgt er dekontamineret (dræbt ved varmebehandling), men ikke ødelagt madgær, især populær blandt veganer på grund af det høje indhold af protein og vitaminer (især gruppe B) samt en lille mængde fedt. Nogle er beriget med vitamin B12 bakteriel oprindelse.

Medicinske applikationer

  • Tørret brygersgær bruges til at producere medicin og kosttilskud.
  • I lang tid blev Gefefitin produceret som et generelt tonic stof.
  • Flydende bryggers gær er traditionelt blevet ordineret svækket, personer med allergiske sygdomme
  • Der er en række lægemidler baseret på Saccharomyces boulardii, der understøtter og genopretter floraen i mave-tarmkanalen. Det har vist sig, at S. boulardii lindrer symptomerne på akut diarré hos børn [25] [26], forhindrer geninfektion af Clostridium difficile [27], reducerer hyppigheden af ​​sammentrækninger af tarmens muskler hos patienter med irritabelt tarmsyndrom [28], reducerer risikoen for forskellige typer diarré [29] [30] [31].

Anvendelse som modelobjekt

Mange data om cytologi, biokemi og genetik af eukaryoter blev først opnået på gæren af ​​slægten Saccharomyces. Denne situation er særlig relevant for mitokondriel biogenese: gær viste sig at være en af ​​de få organismer, der kun kan eksistere på grund af glykolyse og ikke dø som følge af mutationer i mitokondriegenomet, hvilket hæmmer deres normale udvikling [32]. For genetisk forskning er vigtig kort livscyklus af gær og evnen til hurtigt at opnå et stort antal af deres individer og generationer, hvilket gør det muligt at studere selv meget sjældne fænomener.

I øjeblikket bliver gærprøver undersøgt intensivt, da de er ens i struktur til de pattedyrsprøver, der blev opdaget tidligere, men er absolut sikre for mennesker [33] [34]; de er også meget nemmere at udforske.

Kombucha

Kombucha er en sammenslutning af gær- og eddikesyrebakterier. Forbindelser af gæren Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii, Zygosaccharomyces bailii og andre med en række stammer af familien Acetobacteraceae [35] blev hyppigst observeret. Dens brug i det russiske imperium begyndte i 1900'erne, tilsyneladende blev den indført efter den russisk-japanske krig.

I 50'erne af det 20. århundrede blev forskellige naturstoffer til deres medicinske brug undersøgt aktivt i Sovjetunionen. I brochuren "Kombucha og dets medicinske egenskaber" (G. F. Barbanchik, 1954) er de antimikrobielle og anti-aterosklerotiske egenskaber hos kombucha kohlei og dens kulturvæske noteret.

Handelsvarer, der sælges under navnet "tørgær"

Sammensætningen af ​​sådanne gær omfatter ikke kun cellerne i mikroorganismer, men også mineraltilskud, nogle enzymer.

Gær som en faktor i madforkølelse

Gær kan vokse på miljøer med lav pH (5,5 og endnu lavere), især i nærværelse af kulhydrater, organiske syrer og andre let anvendte kilder til organisk kulstof [36]. De udvikler sig godt ved temperaturer 5-10 ° C, når myceliale svampe ikke længere kan vokse.

I processen med vital aktivitet metaboliserer gærerne komponenter af fødevareprodukter, der danner deres egne specifikke slutprodukter af stofskifte. Samtidig ændres det fysiske, kemiske og som følge heraf produktets organoleptiske egenskaber - produktet "forringes" [37]. Gærovergroeder på produkter ses ofte med det blotte øje som overfladisk plaque (f.eks. På ost eller på kødprodukter) eller de manifesterer sig ved at starte fermenteringsprocessen (i saft, sirupper og endda i ret flydende syltetøj).

Gær af slægten Zygosaccharomyces har længe været blandt de vigtigste midler til ødelæggelse af fødevareindustriprodukter. Det er især svært at kontrollere dem, fordi de kan vokse i nærværelse af høje koncentrationer af saccharose, ethanol, eddikesyre, benzoesyre og svovldioxid [38], som er de vigtigste konserveringsmidler.

Patogen gær

Nogle typer gær er valgfri og betinget patogener, der forårsager sygdom hos mennesker med svækkede immunsystemer.

Gær af Candida-slægten er komponenter af den normale mikroflora af mennesker, men med en generel svækkelse af kroppen med skader, forbrændinger, kirurgi, langvarig brug af antibiotika i tidlig barndom og alderdom mv. Kan svampene i slægten Candida udvikle sig massivt og forårsage sygdommen - candidiasis. Der er forskellige stammer af denne svamp, herunder ret farlige. Under normale forhold i menneskekroppen er gæren af ​​Candida-slægten begrænset til dets udvikling til den naturlige humane bakterielle mikroflora (lactobakterier osv.), Men med udviklingen af ​​den patologiske proces udgør mange af dem højpatogene samfund med bakterier.

Cryptococcus neoformans forårsager kryptokoccose, hvilket er særlig farligt for hiv-inficerede mennesker: blandt dem når forekomsten af ​​kryptokocker 7-8% i USA og 3-6% i Vesteuropa. C. neoformans celler er omgivet af en stærk polysaccharidkapsel, der forhindrer dem i at blive genkendt og ødelagt af hvide blodlegemer. Gær af denne art findes oftest i fuglefald, selv om fuglene selv ikke bliver syge.

Slægten Malassezia omfatter obligatoriske symbionter af varmblodede dyr og mennesker, som ikke findes overalt bortset fra deres hud. Hvis immuniteten er nedsat, forårsager pitiriasis (psoriasis versicolor), folliculitis og seborrheisk dermatitis. Hos raske mennesker manifesterer Malassezia sig ikke selv med den normale funktion af talgkirtlerne og spiller endda en positiv rolle og forhindrer udviklingen af ​​farligere patogener.

http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/907332
Up