Пеницилл и аспергилл (представители класса Эуроциомицеты)

Рост и распространение

Аспергиллы относят к грибам дейтеромицетам, не имеющим половой стадии развития.
С появлением данных анализа ДНК стало более вероятно, что все члены рода аспергилл близкородственны аскомицетам, и их следует считать представителями аскомицетов.
Представители рода обладают способностью расти везде, где присутствует высокая осмотическая концентрация (крепкие растворы сахара, соли и т. д.

), и очень устойчивы к воздействиям внешней среды.
Аспергиллы — высокоаэробные виды, и их можно обнаружить почти во всех богатых кислородом средах, где они обычно растут как плесень на поверхности субстрата, как следствие высокого обогащения кислородом.
Как правило, грибы растут на богатых углеродом субстратах, таких как моносахариды (к примеру, глюкоза) и полисахариды (например, амилоза).

СЗМ-скан спор аспергилла, выращенного на чайной культуре на стеклянной подложке
СЗМ-скан

спор аспергилла, выращенного на чайной культуре на стеклянной подложке

https://www.youtube.com/watch?v=https:tv.youtube.com

Помимо роста на источниках углерода, многие виды рода аспергилл демонстрируют олиготрофность, то есть способность к росту в обеднённых питательными веществами средах, либо в условиях совершенного отсутствия ключевых питательных веществ.
Главным примером этого является A. niger — его можно обнаружить растущим на влажных стенах как основной компонент ложной мучнистой росы — милдью (англ.).

Применение в фармацевтической промышленности

Что касается строения, то гриб пеницилл очень похож на аспергилл, который также относится к семейству плесневелых грибов. Вегетативный мицелий данного растения прозрачный и ветвящийся. Состоит он, как правило, из большого числа клеток. От мукора гриб пеницилл отличается грибницей. У него она многоклеточная. Что касается мицелия мукора, то он одноклеточный.

Грифы пеницилла либо располагаются на поверхности субстрата, либо проникают внутрь его. От этой части гриба отходят приподнимающиеся и прямостоячие конидиеносцы. Подобные образования, как правило, в верхнем отделе ветвятся и формируют кисточки, которые несут окрашенные одноклеточные поры. Это конидии. Кисточки растения, в свою очередь, могут быть нескольких видов:

  • несимметричные;
  • трехъярусные;
  • двухъярусные;
  • одноярусные.

Определенный вид пеницилла образует из конидий пучки, которые называются коремии. Размножение грибка осуществляется путем распространения спор.

Может ли быть полезным гриб пеницилл? Бактерии, вызывающие определенные вирусные заболевания, неустойчивы к антибиотику, который изготавливают из плесени. Некоторые разновидности этих растений получили широкое распространение в пищевой и фармацевтической промышленности благодаря их способности продуцировать ферменты. Препарат «Пенициллин», который борется со многими видами бактерий, получают из Penicillium notatum и Penicillium chrysogenum.

Стоит отметить, что изготовление этого лекарственного средства происходит в несколько этапов. Для начала грибок выращивается. Для этого используется кукурузный экстракт. Это вещество позволяет получить лучшую продукцию пенициллина. После этого грибок выращивается путем погружения культуры в специальный ферментатор. Его объем составляет несколько тысяч литров. Там растения активно размножаются.

После извлечения из жидкой среды гриб пеницилл проходит дополнительную обработку. На данном этапе производства применяются растворы солей и органические растворители. Подобные вещества позволяют получить конечные продукты: калиевую и натриевую соль пенициллина.

Пеницилл и аспергилл (представители класса Эуроциомицеты)

Благодаря некоторым свойствам гриб пеницилл широко применяется в пищевой промышленности. Определенные разновидности этого растения используются в сыроварении. Как правило, это Penicillium Roquefort и Penicillium camemberti. Данные виды плесени применяются при изготовлении таких сыров, как «Стилтош», «Горнцгола», «Рокфор» и так далее. Данная «мраморная» продукция обладает рыхлой структурой. Для сыров этой разновидности характерен специфический аромат и внешний вид.

Стоит отметить, что культура пенициллов используется на определенном этапе изготовления подобной продукции. Например, для получения сыра «Рокфор» применяется штамм плесени Penicillium Roquefort. Этот вид грибка может размножаться даже в рыхло спрессованной творожной массе. Эта плесень прекрасно переносит низкую концентрацию кислорода. Помимо этого, гриб устойчив к повышенному содержанию в кислой среде солей.

Пеницилл способен выделять липолитические и протеолитические ферменты, которые влияют на молочные жиры и белки. Под влиянием данных веществ сыр приобретает рыхлость, маслянистость, а также специфический аромат и вкус.

Значение для человека

Многие считают, что грибы пенициллы – бактерии. Однако это далеко не так. Некоторые разновидности данного растения обладают патогенными свойствами относительно животных организмов и человека. Больше всего вреда наносится в тех случаях, когда плесневый грибок поражает сельскохозяйственные и пищевые продукты, интенсивно размножаясь внутри них.

Историческая модель Aspergillus, Ботанический музей Грайфсвальд (англ.)

Историческая модель

Предлагаем ознакомиться  Брусника ягоды как приготовить

Aspergillus

, Ботанический музей Грайфсвальд

(англ.)

Виды аспергилл важны с медицинской и коммерческой точки зрения. Отдельные виды могут инфицировать человека и других животных. Некоторые инфекции, найденные на животных, изучались годами; в то время как другие виды, найденные на животных, описывались как новые и специфические для исследуемого заболевания.

Иные были известны как уже использующиеся названия для организмов, таких как сапрофиты.
Более 60 видов аспергилл являются существенными медицинскими патогенами[4]. Существует целый ряд заболеваний человека, таких как инфекция наружного уха, поражения кожи и изъязвления, классифицируемые как мицетомы.

Другие виды важны в промышленности при изготовлении ферментативных препаратов. К примеру, спиртные напитки, такие как японская саке, предпочитают делать из риса или других крахмалистых ингредиентов (таких как маниока), вместо винограда или солодового ячменя. Типичные микроорганизмы, использующиеся для производства спирта, такие как дрожжевые грибки рода сахаромицеты, не могут ферментировать крахмал.

Пеницилл и аспергилл (представители класса Эуроциомицеты)

Грибы Aspergillus находят широкое применение для определения содержания неорганических катионов и анионов.
Представители рода Аспергиллы также являются источниками натуральных веществ, которые могут быть использованы в производстве медикаментов для лечения различных заболеваний человека[5].
Возможно, самое обширное применение имеет Aspergillus niger, как основной источник лимонной кислоты[6][7].

Этот организм обеспечивает 99 % объёма мирового производства лимонной кислоты — это более 1,4 миллиона тонн в год. A. niger также часто используется для получения истинных (нативных) и инородных ферментов, включая глюкозооксидазу и лизоцим белка куриных яиц.
В таких случаях культуру редко выращивают на твёрдом субстрате (хотя в Японии эта практика ещё распространена).

Чаще её выращивают как глубинную культуру в биореакторе. При таком способе можно жёстко контролировать важные параметры и достичь максимальной продуктивности.
Этот процесс также сильно облегчает отделение целевого химиката или фермента от питательной среды и, следовательно, намного более рентабелен.

Почему это паразит

Грибы-паразиты (пеницилл и мукор) провоцируют порчу продуктов, а также принимают активное участие в разложении тканей, имеющих животное и растительное происхождение. Осуществляется это благодаря большому количеству ферментов. Стоит отметить, что налет плесени на растительном субстрате может образовываться одновременно несколькими разновидностями грибка.

Исследования

Четыре колонии Аспергилл трёхдневной выдержки. По часовой стрелке с левого верхнего: лабораторный штамм A. nidulans; аналогичный штамм с мутацией в сигнальном гене yA, отвечающем за зелёную пигментацию; штамм A. oryzae, использующийся при ферментации сои; A. oryzae RIB40

Четыре колонии

Аспергилл

трёхдневной выдержки. По часовой стрелке с левого верхнего: лабораторный штамм

A. nidulans

; аналогичный штамм с мутацией в сигнальном гене yA, отвечающем за зелёную пигментацию; штамм

A. oryzae

, использующийся при ферментации сои;

A. oryzae

RIB40

Микрофотография Аспергилла, сделанная РЭМ при увеличении в 235 раз.

Микрофотография

Аспергилла

, сделанная

РЭМ

при увеличении в 235 раз.

A. nidulans долгие годы использовался в качестве подопытного организма. Итальянский генетик и микробиолог Гвидо Понтекорво использовал гриб для демонстрации парасексуального процесса у грибов.
A. nidulans стал в недавнем времени одним из первых организмов, чей геном был секвенирован исследователями Института Илай и Эдиты Л. Брэд (англ.).

Предлагаем ознакомиться  Что делать если чайный гриб заболел

Начиная с 2008 года, был секвенирован геном ещё семи представителей рода Аспергиллы: использующиеся в промышленности A. niger (два штамма), A. oryzae (англ.) и A. terreus (англ.), A. fischerianus (Neosartorya fischeri), A. flavus и A. fumigatus (два штамма)[8]. A. fischerianus почти никогда не бывает патогенным, однако имеет близкое родство с часто встречающимся патогеном A. fumigatus; он был частично секвенирован с целью лучшего понимания механизмов патогенности A. fumigatus[9].

Половая репродукция

https://www.youtube.com/watch?v=ytpress

Из 250 видов аспергилл около 64 % не имеют известной половой стадии[10]. Тем не менее, становится всё более ясно, что многие из этих видов, вероятно, имеют пока что неидентифицированную половую стадию[10]. Половое размножение у грибков происходит двумя фундаментально различающимися способами.
Это ауткроссинг (перекрёстное скрещивание) у гетероталломных (англ.

) грибков, в процессе которого две разные особи обмениваются ядрами, и самооплодотворение у гомоталломных (англ.) грибков, где оба ядра происходят от одной и той же особи.
В последние годы половые циклы были обнаружены у большого числа видов, ранее считавшихся бесполыми.
Эти открытия отражают сосредоточенность современных эмпирических исследований на видах, имеющих конкретное отношение к человеку.
Некоторые виды, для которых недавно подтверждено половое размножение,
описаны ниже.

  • A. fumigatus — вид аспергилл, наиболее часто вызывающий иммунодефицит человека. В 2009 году было выявлено, что A. fumigatus имеет полнофункциональный гетероталломный половой цикл[11]. Для начала процесса размножения требуются изоляты штаммов с комплементарными типами спаривания.
  • A. flavus — основной продуцент канцерогенногоафлатоксина у зерновых культур по всему миру. Это также оппортунистический человеческий и животный патоген, вызывающий аспергиллёз у особей с ослабленным иммунитетом. В 2009 году у этого гетероталломного грибка была обнаружена половая стадия, возникающая при совместном развитии штаммов с противоположными половыми типами в подходящих условиях[12].
  • A. lentulus — оппортунистический патоген человека, который вызывает инвазивный аспергиллёз с высоким уровнем смертности. Гетероталломная функциональная система размножения у A. lentulus была обнаружена в 2013 году[13].
  • A. terreus широко используется в промышленности для производства важных органических кислот и ферментов, а также ранее служил основным источником для производства понижающего уровень холестерина препарата Ловастатин. В 2013 году было обнаружено, что A. terreus способен к половому воспроизведению, когда штаммы с противоположными половыми типами скрещивались в подходящих для культуры условиях[14].

Эти результаты исследований видов Аспергилл согласуются с данными, накопленными при изучении других видов эукариот, и свидетельствуют о вероятном наличии полового поведения у общего предка всех эукариот[15][16][17].
A. nidulans — гомоталломный грибок, способный к самооплодотворению.
Самооплодотворение затрагивает активацию тех же путей полового размножения, что и у видов, скрещивающихся ауткроссингом.

Имеется в виду не то, что самооплодотворение проходит необходимые стадии, характерные для ауткроссинга, а то, что вместо этого требуется активация этих механизмов в пределах единственного представителя вида.[18]
Подавляющее большинство видов Аспергилл, демонстрирующих половые циклы, по природе гомоталломно (самооплодотворяющиеся)[19].

Такое наблюдение предполагает, что в целом виды Аспергилл могут поддерживать половое размножение, даже несмотря на низкий уровень генетического разнообразия потомства как следствие гомоталломного самооплодотворения.
A. fumigatus — гомоталломный (размножающийся ауткроссингом) грибок, который встречается в зонах, значительно различающихся климатом и условиями среды.

Геномика

Одновременная публикация трёх рукописей на тему генома Аспергилл в журнале «Nature» в декабре 2005 года сделала этот род ведущим объектом для исследований по сравнительной геномике среди мицеллярных (нитевидных) грибков.
Как и большинство геномных проектов, эти усилия предпринимались крупными центрами по секвенированию совместно с соответствующими научными сообществами.

Предлагаем ознакомиться  Корзиночки с грибами и сыром в духовке

К примеру, Институт изучения генома (TIGR) (англ.) работал с сообществом по изучению A. fumigatus.
A. nidulans был секвенирован в Институте Илай и Эдиты Л. Брэд (англ.)A. oryzae был секвенирован в Японии в Национальном институте передовой промышленности и технологий.
Объединённый институт генома (англ.

) Министерства Энергетики опубликовал секвенированные данные по геному штамма A. niger, использующегося для производства лимонной кислоты.
TIGR, теперь переименованный в Институт Вентера (англ.), в настоящее время возглавляет проект генома вида A. flavus[21].
Размеры секвенированных геномов видов Аспергилл колеблются в пределах 29,3 Мб у A.

Патогены

Некоторые виды аспергилл вызывают серьёзные заболевания у людей и животных.
Наиболее часто патогенность проявляют виды A. fumigatus и A. flavus, производящие афлатоксины, которые одновременно являются и токсинами, и гепатоканцерогенами. Они могут заражать пищу, например, орехи, семена и зерно.
Распространёнными возбудителями различных аллергических заболеваний являются виды A.

Аспергиллёз

Аспергиллёз лёгких

Аспергиллёз лёгких

Аспергиллёз — группа заболеваний, вызываемых грибами рода Аспергиллы.
Наиболее распространённый подтип инфекций придаточных пазух носа, ассоциируемый с аспергиллёзом, вызывается видом A. fumigatus[22]. Симптомы включают жар, кашель, боль в груди или диспноэ (одышку), что также проявляется и в случае многих других заболеваний и поэтому может усложнить диагностику.

  • Аллергический бронхолёгочный аспергиллёз, поражающий больных с респираторными инфекциями, такими, как бронхиальная астма, муковисцидоз (кистозный фиброз), и синусит
  • Острый инвазивный аспергиллёз — форма аспергиллёза, при которой грибки прорастают в окружающие ткани, более часто случается у людей с ослабленной иммунной системой, например на фоне СПИДа или обусловленной курсом химиотерапии
  • Рассеянный инвазивный аспергиллёз — инфекция, широко распространившаяся в организме
  • Аспергиллома — шаровидное грибковое образование, которое может сформироваться в пазухах и полостях, например, в лёгких.

https://www.youtube.com/watch?v=ytdev

Чаще всего грибок проникает внутрь через дыхательные пути и рот и может поражать как дыхательную систему, так и центральную нервную систему, пищеварительный тракт, кожу, органы чувств и половую систему. Аспергиллёзный менингит или энцефалит в большинстве случаев заканчивается летальным исходом. Встречаются также грибковые поражения селезёнки, почек и костей аспергиллами, однако большей частью они вызваны вторичной инфекцией.
Аспергиллёз дыхательных путей часто диагностируют у птиц и известны определённые виды аспергилл, заражающие насекомых[4].

Литература

  • Мир растений. В 7 т / Тахтаджян А. Л. (гл. ред.), под ред. Горленко М. В.. — М.: Просвещение, 1991. — Т. 2. Грибы. — С. 370—375. — ISBN 5—09—002841—9.
  • Du C., Lin S.K., Koutinas A., Wang R., Dorado P., Webb C. A wheat biorefining strategy based on solid-state fermentation for fermentative production of succinic acid (англ.) // Bioresour Technol. : journal. — 2008. — November (vol. 99, no. 17). — P. 8310—8315. — doi:10.1016/j.biortech.2008.03.019. — PMID 18434138.
  • Zirbes J.M., Milla CE. Steroid-sparing effect of omalizumab for allergic bronchopulmonary aspergillosis and cystic fibrosis (англ.) // Pediatr Pulmonol. : journal. — 2008. — June (vol. 43, no. 6). — P. 607—610. — doi:10.1002/ppul.20804. — PMID 18433040.
  • Asan A.Aspergillus, Penicillium, and Related Species Reported from Turkey (англ.) // Mycotaxon (фр.) : journal. — 2004. — Vol. 89, no. 1. — P. 155—157.

Ссылки

Аспергиллhttps://www.youtube.com/watch?v=ytabout

(PDF).

Эта страница в последний раз была отредактирована 17 марта 2020 в 21:37.

Оцените статью
Дачник
Adblock detector