Ciuperci microscopice

CIUPERCI MICROSCOPICE

Definitii

Definitia si raspandirea mucegaiurilor,

Morfologia mucegaiurilor

Reproducerea mucegaiurilor

Formarea sporilor

Proprietati fiziologice generale ale mucegaiurilor

Descrierea generala a levurilor

Morfologia levurilor

Fiziologia generala a levurilor

5.1 DEFINITII

CIUPERCILE MICROSCOPICE sunt larg raspandite in natura, avand capacitatea de a putea sa se dezvolte pe medii diferite compozitional, dar cu predilectie pe cele glucidice. Ele au efecte benefice sau daunatoare activitatii umane. Printre cele folositoare se pot aminti: obtinerea ingrasamintelor naturale, a composturilor vegetale din resurse neconventionale slab valorificate (scoarta copacilor, resturile vegetale autumnale), producerea unor alimente de mare importanta in alimentatia umana (painea dospita, branzeturile fermentate, vinul, berea si alcoolul), obtinerea unor enzime cu utilitate industriala (amilazele) sau medicala (de exemplu preparate de nucleaze cuplate pe dextran cu actiune antitumorala) etc. Efectele daunatoare mai importante provocate de ciuperci sunt: alterarea alimentelor, producerea unor toxine alimentare (aflatoxine), provocarea unor boli de catre ciuperci (micoze), etc.

Ciupercile microscopice se raspandesc usor in natura, cu predilectie prin spori, deoarece sporii produsi de un singur miceliu sunt numerosi, dispun de mijloace ce permit propagarea, si, spre deosebire de sporii bacterieni, sunt in primul rand forme de inmultire si nu de rezistenta.

Ciupercile microscopice care prezinta interes pentru agricultura, alimentatie si alte activitati umane fac parte din Regnul Micelia, Subregnul Mycota, Ramura Eumiceta ce cuprinde micomicete unicelulare (drojdii si mucegaiuri inferioare) si micomicete pluricelulare filamentoase (mucegaiuri superioare).

5.2 DEFINITIA SI RASPANDIREA MUCEGAIURILOR

MUCEGAIURI (MICOMICETE)

DEFINITIE: Mucegaiurile sunt microorganisme de tip eucariot, diferentiate morfologic in monocelulare si pluricelulare, ce se reproduc prin spori rezultati pe cale asexuata, sexuata sau mixta, caracterizate prin: aspect filamentos, lipsa de mobilitate si incapabile de a realiza fotosinteza.

RASPANDIREA MUCEGAIURILOR

Datorita capacitatii lor deosebite de adaptare la cele mai diverse conditii ale mediului ambiant, mucegaiurile sunt raspandite in toate habitatele* naturale.

*lat. habitare - a locui; reprezinta conditiile mediului extern in care

traieste un organism sau un grup de organisme; sinonim cu biotop.

Aceasta capacitate naturala de adaptare se datoreaza faptului ca ele dispun de un echipament enzimatic complex care le permite degradarea unor compusi macromoleculari, foarte diferiti ca structura si compozitie, folositi ca substante nutritiv-energetice. Totodata, necesitatile relativ modeste in privinta umiditatii, a factorilor de crestere, a vitaminelor si a altor compusi nutritivi sau biocatalizatori, contribuie la capacitatea lor de adaptare in aproape orice conditii de mediu.

Stratul superficial al solului constituie un habitat in care mucegaiurile sporofite degradeaza compusii organici (hidrati de carbon omogeni si heterogeni, protide, lipide s.a.) din resturile vegetale si animale moarte, fiind considerate agenti tipici ai putrezirii. Prin degradarea compusilor din stratul superficial al solului, mucegaiurile participa la circuitul natural al carbonului, imbogatind solul in compusi cu molecule mai mici, ce reprezinta, la randul lor, mediu propice de dezvoltare al altor microorganisme sau plante. Acestea continua degradarea pana ce, in final, dioxidul de carbon si apa rezultate sunt prelucrate de plante si transformate, in cadrul acestui circuit trofic, in hidrocarbonate, monoze si polioze, prin fotosinteza.

Din sol, prin intermediul factorilor fizici si biologici, sporii mucegaiurilor, reprezentand mijlocul principal de reproducere, sunt vehiculati in aer, unde pot supravietui un timp indelungat, dupa care, in lipsa curentilor ,se pot depune pe diverse alte medii in care sporii supravietuiesc perioade mari de timp, chiar zeci de ani, pana se creeaza conditii favorabile de viata. In aceste conditii favorabile are loc germinarea sporilor si dezvoltarea miceliului, vegetativ si producator. Mucegaiurile pot fi intalnite ca parte constitutiva a microflorei epifite a plantelor, unde pot produce alterarea fructelor, legumelor si semintelor.

O serie de mucegaiuri patogene gasesc conditii de dezvoltare pe tesuturi vegetale si animale vii, carora le pot produce imbolnaviri (de exemplu malura, rugina, fainarea, fuzariozele la plante, micoze respiratorii, tricofitia, epidermofitica, flavisul la om si la animale).

Alte mucegaiuri sunt folosite de om ca agenti productivi de importanta industriala si farmacodinamica in alimentatie, medicina, biotehnologii, obtinandu-se cu ajutorul lor acizi organici (citric, lactic, malic, fumaric), vitamine hidrosolubile (B12) liposolubile (ergosteroli), maturarea unor salamuri crude uscate(tip Sibiu) si branzeturi fermentate (tip Roquefort, cu pasta albastra sau Camembert si Brie cu pasta moale), amonificarea substantelor proteice in timpul compostarii ingrasamintelor naturale (in care intervin mucegaiurile Trichoderma Konongi, Aspergillus terricola, Botrytis sp., s.a.), productia de antibiotice (penicilina, streptomicina etc.), ori producerea de proteina, folosindu-se ca materii prime reziduurile petroliere (genurile Mucor, Aspergillus, Fusarium, Cephalosporium).

5.3 MORFOLOGIA MUCEGAIURILOR

Mucegaiurile sunt celule de tip eucariot, heterotrofe, imobile si nefotosintetizante. Peretele celular, care asigura forma celulei de mucegai, este mai gros, bogat in celuloza sau chitina, in functie de gruparea taxonomica din care face parte microorganismul, alte polizaharide ca: mucilagii, pectine, hemiceluloze, proteine si pigmenti.

Sub peretele celular se gaseste membrana citoplasmatica ce delimiteaza citoplasma, in care se afla toate organitele descrise la drojdii. Membrana citoplasmatica este aderenta la peretele celular, intre cele doua membrane neexistand spatiu. O caracteristica oarecum specifica mucegaiurilor o reprezinta formatiunile vacuolare continand rezerva de glicogen, care formeaza o retea in miceliile tinere, in timp ce in cele batrane se concentreaza in zona centrala. Citoplasma contine, de asemenea, incluziuni lipidice cu lipocromi solubili, taninuri si oxalat de calciu cristalizat.

Celula mucegaiului poate avea unul sau mai multi nuclei, in fiecare nucleu gasindu-se 2 - 4 cromozomi. Nucleii sunt mici si delimitati de o membrana celulara.

In functie de organizarea celulara, se diferentiaza mucegaiuri monocelulare, formate dintr-o singura celula, avand ramificatii in care componentele intracelulare, intalnite la microorganismele inferioare, circula liber si pluricelulare, la care peretele celular este comun mai multor celule, separate intre ele de un perete despartitor numit septum.

Mucegaiurile, ciuperci filamentoase, formeaza micelii (tal) la care se disting doua structuri morfologice si fiziologice: vegetativa si reproducatoare.

Partea vegetativa, numita tal, asigura cresterea mucegaiului si este alcatuita din filamente miceline sau hife tubulare mai mult sau mai putin lungi si ramificate. Ele pot fi septate si neseptate, adesea anastomozate* intre ele.

*anastomoza - unirea a doua sau a mai multor filamente.

Miceliul are o portiune aeriana si una rizoida* situata in mediul pe care se dezvolta.

*grec. rhiza - radacina; eidos - forma; structura filamentoasa care indeplineste rolul de radacina pentru fixarea talului).

5.4 REPRODUCEREA MUCEGAIURILOR

Partea de reproducere si rezistenta este denumita spor, ou sau, artrospor, care ia nastere din tal si este reprezentat din elemente de forma rotunda sau dreptunghiulara cu marime variabila. Sporii pot avea doua origini: sexuata, cand sunt rezultatul fecundarii sau meiozei si asexuata, cand sporii rezulta din mitoze simple si sunt cunoscuti sub denumirea de conidii (conidiospori)* si servesc la inmultirea ciupercilor imperfecte.

*grec. konis - praf; idion - diminutiv

5.5 FORMAREA SPORILOR

Dupa cum s-a aratat, sporii se pot forma prin reproducere sexuata (perfecta), care reprezinta conjugarea (contopirea) a doi gameti din care rezulta un ou. Gametii se formeaza pe doua hife invecinate numite suspensori. Din cei doi gameti rezulta un gametangiu* din care se dezvolta sporul ce are mai multe forme: zigosporul - rezultat din conjugarea a doi gameti identici; oosporul - ca rezultat al fecundarii a doi gameti heterozigoti (diferiti), numiti anteridium (mascul) si oogomun (femel); ascosporul format din fuziunea a doua celule vecine din acelasi miceliu sau din micelii diferite, in interiorul caruia se formeaza ascospori care se raspandesc in mediul inconjurator; bazidiosporul - ce se formeaza in interiorul unei bazidii** - celula binucleata la extremitatea unei hife - cuprinzand bazidiospori prinsi cu un peduncul de bazidie.

Proiect: Fiziologia analizatorului vizual Proiect: Ereditatea - perechi identice, mostenirea unui singur factor, factorul X, gene imperfecte, incrucisarea genetica, penetranta, poligene

*grec. gametes - sot, sotie; anggeion - vas, recipient;

**grec. basis - baza; idion - diminutiv.

Formarea sporilor imperfecti prin reproducerea asexuata are loc atunci cand unele celule miceliene devin thalospori sau cand prin morfogeneza unor structuri specializate se transforma in corpi fructificanti.

Thalosporii sunt de mai multe feluri, si anume: Blastospori - spori obtinuti prin inmugurire; Artrospori (sinonim oidii) - formati din ruptura unui filament micelian; Chlamidospori - rezultati dintr-o celula a miceliului pe suprafata acestuia si avand o forma ovoidala si un perete protector dublu lamelar.

Corpii fructificanti au diferite forme: sporangiospor, conidiofor (conidie), balistospor, microconidie (aleurie), si macroconidie (megaconidie), despre care vom scrie cateva cuvinte descriptive complementare:

Sporangiosporul se formeaza dintr-un filament vertical care se ridica din reteaua filamentoasa a talului. La capatul acestui filament se separa o celula terminala care se umple - columela - formand o sfera - sporangiu, in care se vor diferentia un numar mare de spori - sporangiospori - endogeni, haploizi (un singur set de cromozomi) si monocelulari.

Conidia ia nastere prin condensarea protoplasmei intr-un punct oarecare de pe suprafata unui filament micelian unde apare o formatiune sferica, ovoidala sau alungita, izolata sau grupata in gramezi la suprafata miceliului care cuprinde conidiosporii.

Balistosporul are forma rotunda, neregulata, poliforma la capatul unei hife, iar la maturitate este aruncat la distanta.

Microconidiile sunt spori de dimensiuni reduse in raport cu alte tipuri de spori, grupati ca un ciorchine sau spic, fixati bine pe hifa reproducatoare (sinonim aleurispori).

Megasporul are dimensiuni mai mari si forma fusiforma, intalnindu-se indeosebi la ciupercile dermatofite (paraziteaza pielea) (sinonime: Macroconidie, fus).

Fialosporii sunt spori liberi, exogeni, cu forme si dimensiuni foarte diferite in functie de specie, formati pe hife vegetative (g. Aspergillus) sau reproducatoare (g. Penicillium). La suprafata acestora se formeaza un picior avand in capat o vezicula pe care se dezvolta fialidele ce genereaza fialosporii.

Diferitele forme de spori se raspandesc in natura, mentinandu-se in starea aceasta pana ajung pe un mediu nutritiv cu suficienta apa care sa le permita absorbtia substantelor nutritive.

Transformarea sporilor in forma vegetativa are loc, in general, in urmatoarele faze:

intr-o prima faza are loc o absorbtie a apei si o activitate a sistemelor enzimatice, faza care are o durata medie de 3-4 ore;.

In cea de a doua faza, sporul germineaza, creste in dimensiuni si formeaza tuburi germinative denumite hife sau tal. Talul se extinde in profunzimea mediului si are rol de absorbant si de sustinere, fiind cunoscute sub acest nume: tal de sustinere sau rhizoide. Cu aportul lor, forma vegetativa ce se dezvolta pe suprafata mediului isi asigura stabilitatea si totodata alimenteaza cu apa, substante nutritive si energie intregul fundament micelian.

La suprafata mediului hifele de raspandire se dezvolta prin extindere, extindere ce are loc paralel cu mediul prin impingere sau impuls . Mucegaiurile inferioare adopta si modalitatea de extindere prin stoloni*.

*lat. stolo - lastare; hifa taratoare ce da nastere unui miceliu aerian si unuia rizoid.

In stadiul al treilea are loc extinderea coloniala, care, la un moment dat, de maturitate, in functie de specie, se opreste, pregatindu-se de reproducere.

In fine, in ultima faza, apar hifele reproducatoare generatoare de spori, alcatuind, impreuna cu talul vegetativ, asa-numitul miceliu, o pasla densa cuprinzand ambele forme.

Dezvoltarea mucegaiurilor are loc destul de repede, in 2-4 zile formandu-se colonii vizibile.

Atunci cand sporul de mucegai se dezvolta pe un mediu nutritiv solid, de exemplu, pe un produs alimentar), ca rezultat al inmultirii si extinderii miceliene se formeaza colonii fenotipice ca rezultat al interactiunii dintre mediu si caracteristicile genetice specifice ale speciei de mucegai.

In cazul mucegaiurilor inferioare, coloniile au aspect paslos, se extind pe intreaga suprafata, fiind colorate diferentiat in raport cu specia si varsta ,de la alb, cenusiu, brun, pana la negru.

Coloniile mucegaiurilor superioare, cu miceliu septat, cresc radial si limitat, ajungand, dupa cateva zile (2-3) la un diametru de 3-4 cm. Culoarea coloniei variaza si, in functie de varsta, se inchide, putand fi alba, galbena, bruna, verde-multinuantat, portocalie, nuante de albastru, negru etc. Ele au un aspect paslos, cu tal vegetativ mai slab dezvoltat.

Atunci cand sporii se dezvolta pe un mediu lichid, dezvoltarea poate avea, loc, in functie de specie, la suprafata, in adancime (submers) in conditii aerobe si/sau anaerobe.

Daca se dezvolta la suprafata mediului lichid, sporii formeaza un voal - derna - cu aspect de piele, la inceput neteda, care apoi se cuteaza, in aceste pliuri formandu-se sporii.

In conditiile inocularii sporilor in interiorul mediului lichid - asa-numitele culturi agitate sau submerse - acestia netraind in contact cu mediul pe intreaga suprafata sporala si in prezenta oxigenului obtinut prin insuflare cu presiune sau prin agitarea lichidului, se formeaza numai hife vegetative sub forma de sferule (perle), avand culoarea speciei, dar in general albicioasa, deoarece conglomeratele de sferule, destul de numeroase, favorizeaza difractia luminii, avand ca rezultat colorarea alba.

Majoritatea biotehnologiilor care folosesc ca agenti mucegaiurile pentru producerea de antibiotice, enzime, acizi organici, aminoacizi, s.a., au adoptat maniera culturilor submerse, a caror dezvoltare si productivitate pot fi controlate mai usor.

5.6 PROPRIETATI FIZIOLOGICE GENERALE ALE MUCEGAIURILOR

Avand un sistem enzimatic divers si adaptabil unor conditii foarte diferite de mediu, mucegaiurile se pot dezvolta pe substraturi de orice natura. Ele pot degrada cu usurinta produse agro-alimentare, vegetale si animale, fibre textile - lana, bumbac, sintetice, cauciuc, materiale polimere, beton, lemn, in general necunoscandu-se multe produse in natura ce nu pot constitui mediu propice dezvoltarii mucegaiurilor, capabile sa produca enzime adaptive oricaror materiale organice sau minerale.

In functie de utilizarea oxigenului, majoritatea mucegaiurilor sunt aerobe, oxigenul fiind luat atat din aer, cat si din alte surse, ca oxigenul dizolvat in apa, sau anaerobe (de exemplu genul Mucor foloseste oxigenul din hidratii de carbon din mustul de struguri pe care-l poate fermenta pana la concentratii de 1% alcool). Un numar limitat de mucegaiuri sunt microaerofile (provoaca, de exemplu, mucegairea untului sau se dezvolta in camera de aer a oualelor).

Fata de umiditate, mucegaiurile sunt foarte putin pretentioase, rezista la uscaciune chiar si sub forma vegetativa, cu atat mai mult in forma de sporulata, ele fiind din acest punct de vedere xerofile, datorita membranei celulare mult ingrosata. Ele pot, astfel, produce degradarea peretilor in incaperile cu condens, fiind capabile sa absoarba apa din mediul ambiant.

In raport cu reactia mediului, mucegaiurile se pot dezvolta in limite largi de pH de 2 - 10, dar, in general, valoarea optima a pH-ului este in domeniul slab acid 5,5 - 6,5.

Sub aspectul temperaturii, majoritatea mucegaiurilor sunt mezofile, temperatura optima de dezvoltare fiind apropiata, in ambele sensuri de 25⁰C. Un numar restrans, in special cele patogene se dezvolta bine la temperaturi in jurul valorii de 37⁰C, iar altele, criofile, sunt adaptate la temperaturi negative

Mucegaiurile sunt mai putin rezistente la temperaturile ridicate (80 - 90⁰C) care le inactiveaza in timp scurt; astfel, la temperatura de 88⁰C chiar formele sporulate cele mai rezistente sunt distruse in 10 minute.

5.7 DESCRIEREA GENERALA, IMPORTANTA, ROLUL, RASPANDIREA LEVURILOR

DROJDII (LEVURI*) *franc. lever - a ridica: franc. levain - plamadeala

LEVURILE sunt ciuperci microscopice, formand un sistem complex si eterogen de celule eucariote monocelulare, care au drept mod de reproducere general inmugurirea prin mitoza. Unele specii adopta reproducerea prin sporulare, formand ascospori, rezultati pe cale asexuata sau sexuata.

Fiind organisme heterotrofe cu metabolism mixt, oxidativ si fermentativ, levurile sunt raspandite in diverse habitate naturale ca rezultat al capacitatii de adaptare in diverse conditii de mediu (sol, apa, aer, produse vegetale si animale).

Importanta si rolul drojdiilor rezida din utilizarile lor pe scara larga, industriala, in alimentatie, datorita capacitatii lor de a-si procura energia necesara vietii prin reactii oxidative anaerobe si aerobe care transforma hidratii de carbon naturali in produse de utilitate pentru om (bauturile alcoolice si nealcoolice fermentate, painea dospita, acizii organici alimentari etc.). Unele specii de drojdii sunt cultivate in scopul obtinerii de biomasa bogata in proteine sub forma de izolate proteice, autolizate de de drojdii bogate in vitamine hidrosolubile (din grupul B), liposolubile (din grupul D) si hormoni, utilizate ca aditivi alimentari, preparate enzimatice (ex.: invertaza) sau produse farmaceutice (de ex.: interferonul cu efect antiviral).

Alte specii de drojdii (de ex.: Candida albicans) prezinta interes datorita caracterului lor patogen, cunoasterea morfologiei, fiziologiei si a metabolismului acestora fiind necesara in combaterea diverselor boli pe care le pot produce.

5.8 MORFOLOGIA LEVURILOR

Celula de drojdie este de tip eucariot si poate avea, in functie de specie, dimensiuni si forme diferite.

Formele mai des intalnite la drojdii sunt cele sferice (ex.: genul Torulopsis), elipsoidale (ex.: genul Saccharomyces), cilindrice (genul Candida), apiculate (de ex.: genul Hanseniospora), dar caracterul de polimorfism este destul de frecvent intalnit la levuri.

Dimensiunile levurilor, de 4 pana la 15 micrometri*, sunt, de regula, mai mari ca ale bacteriilor.

*un micrometru (micron)= 10^-3 mm (10^-6 m)

Sub aspect morfologic, celula de drojdie se compune din: invelisul celulei, citoplasma si nucleu.

Invelisul celulei se compune din peretele celular, gros de cca. 10 micrometri, avand in compozitie polizaharide omogene si neomogene, inexistente in peretele celulei bacteriene, ca: glucani, manani, chitina** si membrana citoplasmatica cu structura trilamelara similara cu a bacteriilor, compusa din polizaharide, lipoproteine si nucleotide. Invelisul celulei este mai subtire***, mai flexibil la celulele tinere de drojdii, mai gros si mai rigid la cele batrane, care din acest motiv sunt mai putin vulnerabile la actiunea agentilor sterilizanti.

** poliglucida formata din resturi de aminoglucide N acetilate cu structura in fibre asemanatoare celulozei, *** avand cca 250 nm (inm=10^-9 m)

Unele specii de levuri au celula inconjurata de o capsula de polizaharuri.

La nivelul peretelui celular sunt localizate enzime avand un important rol in transferul bidirectional al metabolitilor ce asigura viata celulei (invertaze, fosfataze). Rolul peretelui celular este de a asigura forma celulei,agregarea (aglomerarea) acestora si usurarea depunerii lor in timpul limpezirii vinurilor, de exemplu.

Prin indepartarea - enzimatica - a peretelui celular ramane protoplastul - celula de forma sferica - utilizat de ingineria genetica in obtinerea artificiala a unor hibrizi, avand caracteristici productive superioare in prima generatie hibrida (fenomen cunoscut sub denumirea de heterozis).

Membrana citoplasmatica (plasmalema) are o grosime redusa (8-9 nm), fiind formata din trei straturi de natura lipoproteica. Fractiunea lipidica este compusa din cca 30% fosfolipide, acizi grasi nesaturati si steroli. Plasmalema are un rol dinamic important in transportul metabolitilor, dar importanta ei rezida si din functia de regulator a presiunii osmotice celulare prin proprietatea sa - data de continutul de grasimi - de a fi hidrofoba. Ca urmare a acestei proprietati, unele substante foarte necesare celulei, ca de exemplu aminoacizii nepolari, unele vitamine, sterolii hiposolubile sunt admise si transferate in celula.

La celulele tinere plasmalema (membrana citoplasmatica) este omogena spre deosebire de cea a celulelor batrane care formeaza pliuri ce maresc suprafata ei.

Citoplasma* (protoplasma celulei, exclusiv nucleul), situata intre membrana celulara si membrana nucleara, este alcatuita dintr-o matrice citoplasmatica, hiaoloplasma - faza solubila in care se afla organitele citoplasmatice comune si specifice, diverse incluziuni si factorii ereditari responsabili pentru ereditatea extranucleara (plasmagenele).

In citoplasma se petrec in fiecare secunda cel putin 1500 de reactii diferite, cu precizie mult superioara celor mai perfectionate masini cibernetice, in plus ea avand si capacitatea de a se autoreproduce.

Componentele comune tuturor celulelor, aflate in citoplasma drojdiilor au fost discutate la capitolul "mofologia celulara". In randurile urmatoare vor fi aratate organitele si incluziunile specifice mai importante:

Incluziunile de glicogen si trehaloza constituie substante de rezerva pe care celula de drojdie le sintetizeaza si acumuleaza in scopuri energetice si de crestere ca masura preventiva la eventuale stari de carenta nutritiva.

Oleozomii (sferozomii) sunt incluziuni sferice de lipide avand rol de rezerva energetica in primul rand, dar si pentru scopuri structurale ale membranelor si coloizilor citoplasmatici poli-hetero-proteici-moleculari.

Acizii nucleici din citoplasma sunt de tipul ARN: ribozomal, de transfer, transportor, mesager si determina la nivelul ribozomilor actiunea genelor, decodificand mesajul genetic prin sinteza proteinelor specifice. Se mai intalnesc si alte tipuri de acizi nucleici ce au rol in sinteza proteinelor cu functii specifice de agenti antimicrobieni, ca de exemplu ARN - k (killer). In acest caz, este inhibata sinteza de proteine prin perturbarea legarii ARN - t la complexul ARN - m si genereaza producerea de proteine anormale prin perturbarea tripletei de la nivelul ARN.

In mitocondrii si plasmide se gaseste si ADN extracromozomial.

Microtubulii si microfilamentele sunt organite cu structura de retea tridimensionala ce mentine configuratia arhitecturala a organitelor intracelulare (asemanatoare unei structuri metalice de sustinere la constructii).    

Sistemul vacuolar cuprinde un vacuom central delimitat de o membrana (tonoplast)* cu o structura electrono-microscopica similara plasmalemei si alte cateva vacuole mai mici amplasate in locuri diferite in citoplasma sau tangente la vacuomul central. In interiorul vacuomului au loc o serie de reactii biochimice prin care se produc substante necesare metabolismului si structurii celulare. Asezarea vacuomului central langa nucleul celulei sugereaza posibilitatea ca in interiorul sau sa aiba loc reactii de transfer energetic si nutritiv, vacuomul avand probabil si rolul de interfata intre nucleu si citoplasma. Vacuomul central este vizibil in faza stationara de crestere iar in faza activa sistemul cuprinde mai multe vacuole de dimensiuni mai mici, formand o retea, avand functii de mentinere constanta a presiunii asmiotice.

*grec. tonos - tensiune; plastos - modelat

- specifice celulelor de levuri sunt niste formatiuni care contin enzime purtand numele de peroxizomi. Aceste formatiuni includ oxidaze, catalaze si peroxidaze, enzime avand proprietatea de oxidare a apei, a alcoolilor , favorizand adapatarea celulelor de levuri la conditii aerobe de viata.

Celula de drojdie are un singur nucleu de forma sferica sau elipsoidala, situat excentric. Nucleul este delimitat de o membrana proprie si contine mai multi cromozomi. La unele specii de levuri celula este inconjurata de o capsula polizaharidica. Componentele principale ale nucleului sunt cele comune tuturor celulelor si aratate la capitolul "morfologia celulei": nucleolul, cromonema, fusul mitotic saude diviziune - ansamblu coerent de fire proteice (peste 90 %) si ARN obisnuit, de forma elipsoidala, care apare in profaza si metafaza, in mitoza si meioza si in parte la distributia cromatidelor (in mitoza) si cromozomilor (in meioza) spre cei doi poli celulari (nuclei fii).

Celulele de levuri au numar diferit de cromozomi (astfel genul Hansenula are 4 cromozomi, in timp ce Saccharomyces cerevisiae are 17). Unele celule sunt haploide* (un singur set de cromozomi), ca exemplu genurile Candida si Rhodotorula, majoritatea speciilor de drojdii sunt diploide, iar altele, levuri din speciile genului Saccharomyces pot avea ambele numere gametice de cromozomi sau prezinta forme de poliploidie.

*grec. haplos - simplu; eidos - forma

5.9 FIZIOLOGIA GENERALA A LEVURILOR

Metabolism

Levurile sunt organisme heterotrofe cu metabolism mixt-oxidativ si fermentativ, sau exclusiv oxidativ. Cele oxidative se dezvolta bine in prezenta oxigenului molecular, folosind ca substante nutritive o gama larga de zaharuri simple pentru procesele respiratorii ce le asigura energia. Marea majoritate a speciilor de drojdie sunt aerobe.

Drojdiile cu metabolism fermentativ nu se pot dezvolta in anaerobioza stricta decat in prezenta acidului oleic sau a ergosterolului. Ele se adapteaza la anaerobioza obtinand o mica parte din energia necesara prin fermentarea zaharurilor pe care le transforma in alcool si bioxid de carbon, dar inmultirea lor in acest caz este redusa si lenta. In practica curenta a industriilor fermentative, care utilizeaza asemenea tipuri de levuri, la inceputul fermentatiilor se asigura, din acest motiv, dezvoltarea lor viguroasa prin insuflarea aerului in culturile pure o perioada redusa de timp.

Drojdiile sunt, in general, acidofile, ele inmultindu-se in medii acide sau neutre (3,5 - 7,5 pH), dar limitele superioare ale pH-ului pot atinge si 8,5 - 8,7, deci domeniul bazic.

Temperaturile optime de dezvoltare sunt, in general, cuprinse intre 25 si 30^oC, drojdiile fiind microorganisme mezofile. Exista specii si tulpini psihrotrofe ce se dezvolta si se multiplica bine la temperaturi de refrigerare de pana la +5 ^oC si chiar la valori usor negative, ele avand insemnatate mare la conservarea alimentelor cu ajutorul frigului. Alte specii - in special drojdiile patogene - au temperatura optima de dezvoltare la 37 ^oC. Temperaturi de 70-75^o C aplicate pe o durata de minimum 30 de secunde au efect inactivant sau sterilizant datorita plasmolizarii (coagularii) proteinelor din citoplasma celulara.

Celulele de drojdie sunt sensibile la modificarea presiunii osmotice, determinata de concentratia substantelor solubile in mediul intracelular. Comportamentul lor in raport cu aceasta caracteristica este diferentiata, desi, o mare parte dintre speciile de levuri sunt osmofile. Astfel, daca mediul de dezvoltare a celulelor de levuri este hipotonic - concentratia mediului este mai redusa ca cea intracelulara - apa din mediu patrunde in celula pana la stabilirea izotoniei, aceasta se umfla - devine turgescenta*.

*lat. Turgescere - a umfla

In mediu hipertronic celula de drojdie isi reduce concentratia de apa pana la izotonie. O concentratie a mediului in zaharuri mai mare de 65 % are ca urmare detasarea membranei celulare, o stare de plasmoliza si moartea celulei. Acest procedeu de conservare a unor produse alimentare (a sucurilor de fructe) prin cresterea continutului de zahar in mediile de dezvoltare a drojdiilor se numeste zaharoanabioza.

Cu toate acestea se cunosc specii de drojdii adaptate mediilor hipertronice ( de ex.: genul Zygosaccharomyces), continand 50-60 % zaharuri (osmotolerante), utilizate in practica vinificatiei pentru obtinerea unor vinuri speciale cu continut ridicat de alcool etilic.

Specii de drojdii din genurile Rhodotonela si Sporobolomyces au culoare galbena, portocalie, rosie. Cultivarea unor asemenea specii este facuta in scopul obtinerii unor vitamine, enzime sau pentru utilizarea lor in scopuri genetice.

Reproducerea levurilor

Inmultirea levurilor se face pe doua cai: asexuata si sexuata.

Inmultirea asexuata prin inmugurire reprezinta forma generala de reproducere a levurilor si are la baza procesul de mitoza prin care dintr-o celula mama se formeaza o celula fiica identica - in continut - cu celula mama.

Un grup restrans de drojdii - cele sporogene sau oxogene, majoritatea apartinand Ascomycetelor - se inmultesc prin copularea a doua celule haploide din care rezulta un zigot. Zigotul sporuleaza prin meioza (diviziune reductionala) formand astfel o asca continand ascospori.

Reproducerea prin ascosporie este o forma particulara de reproducere la unele levuri din familiila Saccharomyceetaceae care prin adaptare la unele conditii de viata a dobandit genetic aceasta proprietate. Ele produc 2-12 ascospori (in functie de specie) dimensiuni de 2-4 micrometri, de forme diverse. Spre deosebire de celula vegetativa din care s-au format, aceste forme sporulate sunt mai rezistente fata de conditiile improprii de mediu (uscaciune, temperatura, inhibatori etc.).

Formarea ascosporilor poate avea loc prin reproducere asexuata, dar si pe cale sexuata.

Formarea asexuata a ascosporilor se face fara fecundare, prin partenogeneza astfel: dintr-o celula de drojdie diploida, care contine doua seturi de cromozomi rezulta patru celule haploide (cu un singur set de cromozomi) prin meioza (diviziune reductionala), in doua etape: mai intai, se formeaza doua celule haploide cu nuclee distincte prin meioza, iar in a doua etapa, ca rezultat al clivarii (separarii) cromozomilor in doua parti se formeaza din nou doua celule, de data aceasta, asadar prin mitoza. Celula vegetativa, ramasa doar cu invelisul celular poarta numele de asca care prin rupere elibereaza celulele haploide - ascosporii.

Ascosporii mai pot fi formati pe cale sexuata sau copulare, atunci cand exista conditii favorabile si are loc intre doua celule ajunse la maturitate fiziologica. Celulele mature capabile de conjugare numite gameti* vin in contact intr-o zona comuna, zona in care se formeaza un canal de copulare; are loc procesul de meioza si apoi mitoza, formandu-se, in cele doua celule un numar egal de ascospori, de data aceasta diplozi.

Conjugarea poate fi izogama - intre celule de acelasi fel - sau heterogama - intre celule din specii diferite, situatie in care ascosporii se acumuleaza in celula cu volumul cel mai mare.