Гриб пеницилл: строение, свойства, применение. Пенициллы, аспергиллы - грибы Мукор пеницилл аспергилл

Микроскопические грибы (Мукор, Аспергилл, Пеницилл, Кандида). Морфология, способы размножения, культуральные свойства. Заболевания, вызываемые ими у человека и лабораторные методы их диагностики

Медицина и ветеринария

Клетки грибов покрыты плотной клеточной оболочкой состоящей из полисахаридов близких к целлюлозе и азотистых веществ подобных хитину. У большинства грибов вегетативное тело мицелий состоит из системы тонких ветвящихся нитей называемых гифами. Половые стадии обнаружены у многих патогенных грибов принадлежащих к классам...

Микроскопические грибы (Мукор, Аспергилл, Пеницилл, Кандида). Морфология, способы размножения, культуральные свойства. Заболевания, вызываемые ими у человека и лабораторные методы их диагностики.

Клетки грибов покрыты плотной клеточной оболочкой, состоящей из полисахаридов, близких к целлюлозе, и азотистых веществ, подобных хитину. У большинства грибов вегетативное тело (мицелий) состоит из системы тонких ветвящихся нитей, называемых гифами. Переплетаясь, мицелий образует грибницу. Гифы способны расти в длину и развиваются на поверхности или внутри питательного субстрата. Соответственно различают мицелий субстратный (вегетативный), врастающий в питательную среду, и воздушный. Концы нитей мицелия могут быть закручены в виде спиралей,завитков и тд

Грибы размножаются с помощью различных структур. При образовании половых спор имеет место мейоз, а конидии являются неполовыми репродуктивными органами. Половые стадии обнаружены у многих патогенных грибов, принадлежащих к классам Ascomycetes и Zygomycetes.

Почти все патогенные грибы — аэробы: широкий приток кислорода способствует развитию грибницы и накоплению продуктов жизнедеятельности. Для питания грибов необходимы азотистые и углеродсодержащие вещества (а также минеральные соединения). Этим объясняется свойство многих патогенных грибов легко развиваться в организме человека и животных. Патогенные грибы способны размножаться в диапазоне рН от 3,0 до 10,0; Споруляции грибов способствует понижение влажности питательной среды и уменьшенное содержание в среде белков и углеводов.

На жидких питательных средах многие грибы растут в виде войлоковидного осадка, вначале на дне, а затем в виде пристеночного кольца или сплошной пленки. По характеру роста на плотных питательных средах колонии грибов подразделяются на несколько типов (8)

Заболевания, вызываемые патогенными грибами, условно можно разделить на две группы: системные, или глубокие, микозы и поверхностные микозы.

Аспергиллез. Больные аспергиллезом люди не заразны для окружающих. Инфицирование происходит почти исключительно ингаляторным и реже алиментарным путем, изредка контактным путем при повреждении кожи и слизистых оболочек и попадании на них спор гриба.

Кандидоз (кандидомикоз) — инфекционное заболевание кожи, слизистых оболочек и внутренних органов, вызываемое дрожжеподобными грибами рода Candida. Распространен повсеместно, чаще встречается в тропиках и субтропиках.

Возбудителями фикомикоза являются различные виды грибов родов Rhizopus, Mucor, Absidia, объединенных в семейство Мисоrасеае класса Phycomycetes (Zygomycetes).

Грибы – гетеротрофы, т.е. им необходим органи­ческий источник углерода. Кроме того, им необ­ходимы также источники азота (обычно органи­ческие, например аминокислоты), неорганиче­ские ионы (такие как К + и Mg 2+), микроэлементы (такие как Fe, Zn и Cu) и органические факторы роста (такие как витамины). Различным грибам требуется строго определенный набор питатель­ных веществ, поэтому различны и те субстраты, на которых можно эти грибы найти. Питание у грибов происходит путем поглощения питатель­ных веществ непосредственно из среды – в отли­чие от животных, которые, как правило, сначала заглатывают пищу, а затем переваривают ее уже внутри тела; лишь после этого происходит всасы­вание питательных веществ. При необходимости грибы способны осуществлять внешнее перева­ривание пищи. В этом случае из тела гриба на пи­щу выделяются ферменты.

Сапротрофы

Сапротрофами называются организмы, извлека­ющие питательные вещества из мертвого органи­ческого материала. Грибы, относящиеся к сапротрофам, образуют целый ряд пищеварительных ферментов. Если сапротроф способен секретировать пищеварительные ферменты трех основных классов, а именно 1) ферменты, расщепляющие углеводы, например амилазы (расщепляют крах­мал, гликоген и родственные полисахариды), 2) липазы (расщепляют липиды) и 3) протеиназы (расщепляют белки), то он может использовать самые различные субстраты. Виды Penicillium об­разуют зеленые и голубые плесени на таких суб­стратах, как почва, сырая кожа, хлеб и гниющие фрукты.

Гифы сапротрофных грибов обычно облада­ют положительным хемотропизмом. Иными словами, они растут в направлении определен­ных субстратов, реагируя на вещества диффун­дирующие из этих субстратов.

Грибы-сапротрофы обычно образуют боль­шое количество легких устойчивых спор. Это по­зволяет им легко распространяться на другие ис­точники питания. Примерами таких грибов мо­гут служить Mucor , Rhizopus и Penicillium .

Сапротрофные грибы и бактерии образуют вместе группу редуцентов, играющих важную роль в круговороте биогенных элементов в при­роде. Особенно важную роль играют те немногие грибы, которые секретируют целлюлазу и лигназу, расщепляющие соответственно целлюлозу и лигнин. Поскольку целлюлоза и лигнин (слож­ные соединения, обнаруживаемые главным об­разом в древесине) служат важными структур­ными элементами клеточных стенок растений, гниение древесины и других растительных остат­ков происходит отчасти в результате деятельно­сти редуцентов, секретирующих целлюлазу и лигназу.

Некоторые грибы-сапротрофы имеют важ­ное хозяйственное значение. Это, в частности, Saccharomyces (дрожжи), используемые в пиво­варении и хлебопечении, и Penicillium (разд. 12.11.1), используемый в медицине.

Мутуализм (симбиоз)

Грибы участвуют в создании двух очень важных типов симбиотического союза – лишайников и микоризы. Лишайники – это симбиотическая ассоциация гриба и водоросли – зеленой или сине-зеленой (цианобактерии). Лишайники обычно поселяются на обнаженных скалах или на стволах деревьев; в сырых лесах они еще и свешиваются с деревьев. Полагают, что водо­росль снабжает гриб органическими продуктами фотосинтеза, а гриб, будучи защищен от дейст­вия сильных солнечных лучей, способен погло­щать воду и минеральные соли. Гриб, кроме то­го, может запасать воду, что позволяет лишайни­кам расти в таких условиях, где не могут сущест­вовать никакие другие растения.

Микориза представляет собой ассоциацию гриба и корней растения. Гриб поглощает мине­ральные соли и воду, снабжая ими дерево, а вза­мен получает органические продукты фотосин­теза. Более подробно микориза рассматривается в разд. 7.10.2.

В группу плесневых грибов объединяют грибные организмы, которые образуют характерный налёт (плесень) на субстрате (почве, органических остатках). Они вызывают порчу доброкачественных продуктов (хлеба, овощей, ягод, фруктов и пр.). Большинство этих грибов - сапрофиты, но некоторые из них являются возбудителями инфекционных заболеваний человека, животных, чаще растений.

Замечание 1

Гриб трихофитон является причиной развития стригущего лишая у человека и животных.

Наиболее известными плесневыми грибами являются мукор, аспергилл и пеницилл.

Мукор

Мукор (Mucor) (белая, головчатая или хлебная плесень) - сапрофитный гриб,образующий пушистый налёт на пищевых продукта (овощах, хлебе), кормах, конском навозе, поверхности почвы и т. п.

Его мицелий, пронизывающий субстрат, - одна чрезвычайно большая ветвистая клетка со множеством ядер.

У мукора известны два неравноценных по своему значению способы размножения: бесполое и половое.

Первостепенную роль в растпространении и сохранении вида в природе играет бесполое спороношение, которое при благоприятных условиях происходит равномерно на протяжении всей жизни гриба.

1. Сначала белая плесень мукора имеет вид пушистого налёта.
2. Через некоторое время он становится чёрным. При этом на отростках гиф (спорангиеносцах ), направленных вертикально вверх, развиваются чёрные округлые спорангии , внутри которых формируются чёрные неподвижные одноклеточные споры.
3. После разрыва оболочки спорангия лёгкие мелкие споры разносятся воздушными потоками. Они прорастают, когда попадают на благоприятный субстрат и образуют новые мицелии.

Замечание 2

Половой процесс происходит лишь в случае истощения питательного субстрата. Тогда содержимое двух специализированных клеток - гаметангиев сливается и в результате образуется зигоспора, прорастающая после периода покоя.

Аспергилл

Аспергилл (Aspergillus) имеет многоклеточный мицелий. Плодоносный гиф (конидиеносец) на верхушке имеет утолщение, несущее на себе палочкоподобные выросты, от которых отшнуровывается цепочка спор. Плодовые тела образуются крайне редко.

Пеницилл

Пеницилл (Penicillium)- гриб-сапрофит, который образует мицелий в виде зелёной или сизоватой плесени на влажном сене, продуктах питания, растительных остатках и т. п.

Грибница пеницилла состоит из сильно разветвлённых многоклеточных гиф. В случае бесполого спороношения на поверхности мицелия образуются конидиеносцы - вертикально направленные вверх отростки, имеющие на верхушке вид кисточек, от которых отсоединяются многочисленные лёгкие и мелкие споры (конидии). Половым способом пеницилл размножается очень редко. Результатом полового процесса является образование на мицелии микроскопических круглых плодовых тел, внутри которых и формируются споры.

Замечание 3

Некоторые виды пеницилла способны вырабатывать и выделять в окружающую среду особенное вещество - антибиотик пенициллин. Его бактерицидные качества первым продемонстрировал в $1928$ году английский учёный А. Флеминг. Пенициллин применяют при лечении абсцессов, инфекционных ран, пневмонии, менингита, и других заболеваний, вызванных болезнетворными микроорганизмами.

Несколько видов пеницилла используют в пищевой промышленности для изготовления сыров «рокфор», «камамбер», «бри» и др.

Aspergillus (аспергиллус) - грибы этого рода имеют одноклеточные, неразветвленные конидиеносцы. Верхушки конидиеносцев в большей или меньшей степени вздуты и несут на своей поверхности располагающиеся в один или два яруса стеригмы с цепочкой конидий. Конидии чаще всего имеют округлую форму и различную окраску (зеленую, желтую, коричневую). Конидиеносец по внешнему виду сходен с созревшим одуванчиком. Род высших плесневых грибов , которые могут вызывать заболевания человека и животных (аспергиллёзы).

Аэробные микроорганизмы , хорошо растут на различных субстратах . Образуют плоские пушистые колонии, вначале белого цвета , а затем, в зависимости от вида, они принимают разную окраску, связанную с метаболитами гриба и спороношением. Мицелий гриба очень сильный, с характерными для высших грибов перегородками.

Аспергиллы распространяются спорами , образующимися бесполым путем, что характерно для всего класса вообще. В то же время Aspergillus fumigatus может размножаться половым путём.

Широко распространены в природе, очень устойчивы к воздействиям внешней среды. Чёрная «плесень » на стенах сырых помещений - это, преимущественно, Aspergillus niger в фазе плодоношения.

В редких случаях некоторые грибы рода Aspergillus могут быть причиной заболевания, называемого аспергиллёзом. Аспергиллёз характерен в основном для лиц с различными иммунодефицитами . Грибок проникает внутрь через дыхательные пути и рот и может поражать дыхательную систему , центральную нервную систему , пищеварительный тракт , кожу, органы чувств и половую систему. В случае поражения дыхательной системы может иметь место легочный аспергиллёз. Аспергиллёзный менингит или энцефалит в большинстве случаев заканчивается летальным исходом. Встречаются также грибковые поражения селезенки , почек и костей аспергиллами, однако большей частью они вызваны вторичной инфекцией .

4

Penicillium (пенициллиум) - у грибов этого рода конидиеносцы многоклеточные, ветвящиеся. На концах разветвлений конидиеносца располагаются стеригмы с цепочками конидий. Конидии бывают зеленой, голубой, серо-зеленой окраски или бесцветные. Верхняя часть конидиеносца имеет вид кисточки разной степени сложности, отсюда происходит и название гриба пенициллиум (кистевик). плесневой гриб , образующийся на продуктах питания и вследствие этого портящий их. Penicillium notatum , один из видов этого рода, - источник первого в истории антибиотика пенициллина , изобретённого Александром Флеммингом .

В 1897 году молодой военврач из Лиона по имени Эрнест Дюшен сделал «открытие», наблюдая за тем, как арабские мальчишки-конюхи применяют плесень с ещё сырых седел для обработки ран на спинах лошадей, натертых этими же самыми седлами. Дюшен тщательно исследовал взятую плесень, определил её как Penicillium glaucum , опробовал на морских свинках для лечения тифа и обнаружил её разрушающее действие на бактерии Escherichia coli . Это было первое в истории клиническое испытание того, что вскоре станет известным всему миру пенициллом.

Молодой человек представил результаты своих исследований в виде докторской диссертации, настойчиво предлагая продолжить работу в данной области, однако парижский Институт Пастера не удосужился даже подтвердить получение документа - видимо, потому, что Дюшесу было всего двадцать три года.

Заслуженная слава пришла к Дюшесу уже после смерти, в 1949 году,- через пять лет после того, как сэр Александр Флемминг был удостоен Нобелевской премии за открытие (уже в третий раз) антибиотического эффекта пеницилла.

Естественной средой обитания пеницилла является почва. Пеницилл часто можно увидеть в виде зелёного или голубого плесневого налета на разнообразных субстратах, в основном, растительных. Гриб пеницилл имеет сходное строение с аспергиллом , также относящимся к плесневым грибам. Вегетативный мицелий пеницилла ветвящийся, прозрачный и состоит из множества клеток. Отличие пеницилла от мукора в том, что его грибница многоклеточная, тогда как у мукора- одноклеточная. Гифы гриба пеницилла либо погружены в субстрат, либо расположены на его поверхности. От гифов отходят прямостоячие или приподнимающиеся конидиеносцы . Эти образования ветвятся в верхнем отделе и формируют кисточки, несущие цепочки одноклеточных окрашенных спор - конидий . Кисточки пеницилла могут быть нескольких видов: одноярусные, двухярусные, трехярусные и несимметричные. У некоторых видов пеницилла конидийконидии образуют пучки - коремии . Размножение пеницилла происходит с помощью спор.

Термин «пеницилл» был придуман Флеммингом в 1929 году. По счастливой случайности, явившейся результатом стечения ряда обстоятельств, учёный обратил внимание на антибактериальные свойства плесени, которую он определил как Penicillium rubrum . Как выяснилось, определение Флемминга оказалось неверным. Лишь через много лет Чарльз Том откорректировал его оценку и дал грибку правильное название - Penicillum notatum .

Данная плесень изначально именовалась Penicillium из-за того, что под микроскопом её спороносные лапки выглядели как крошечные кисточки.

Trichoderma (триходерма) - конидиеносцы сильноветвящиеся; конидии бледно-зеленые или зеленые, яйцевидной формы (иногда эллиптические). Встречаются на полимерных материалах.

Триходермин - биологический фунгицид для защиты растений от фитопатогенов, вызывающих заболевания альтернариозом, антракнозом, аскохитозом, белой гнилью, вертициллезом, питиозом, ризоктониозом, серой гнилью, фитофторозом, фомозом и т.д.

Alternaria (альтернария) характеризуется наличием многоклеточных темноокрашенных конидий булавовидной вытянутой формы, сидящих цепочками или одиночно на слаборазвитых конидиеносцах. Различные виды Alternaria широко распространены в почве и на растительных остатках. Эти грибы повреждают широкий круг полимерных материалов различного химического состава, покрывая их черными пятнами. Некоторые виды альтернарии активно разрушают целлюлозу.

Оказалось, у альтернарий пасленовой (A. solani) для образования на мицелии конидиеносцев и формирования конидий нужны разные условия. Влажность и свет являются главными факторами, способствующими появлению конидиеносцев. Для того чтобы на конидиеносцах стали образовываться конидии, нужны пониженная температура и темнота. Следовательно, влияние погодных условий может ускорить или замедлить переход гриба из одной фазы развития в другую и ускорить или замедлить жизненный цикл патогена, т. е. повлиять на развитие болезни, вызванной альтернарией.

Человек, зная все фазы развития патогенного гриба и условия, способствующие прохождению этих фаз, может, воздействуя в определенный период на гриб, повлиять на ход развития болезни.

Знание всех фаз развития гриба позволяет также предсказывать степень развития болезни в разных климатических условиях и бороться с ней. Развитие эпифитотии зависит от продолжительности сменяющих друг друга периодов.

Альтернарии широко представлены в природе. Многие из них - сапрофиты и развиваются на любых органических субстратах. Резервуаром альтернарий являются отмирающие растения и растительные остатки, с которых гриб попадает в почву. Наряду с другими грибами альтернарий принимает участие в разложении и минерализации растительных остатков. Этому способствует огромный комплекс ферментов, обнаруженный у сапрофитных альтернарий. Сапрофитные виды альтернарий, обладающие высокоактивной полигалактуроназой, вызывают размягчение огурцов при посоле, разлагают глюкозид рутин, который содержится в кожуре плодов яблок, листьях чая, табака и других растений, придавая им желто-оранжевую окраску. Богатый ферментный аппарат гриба обеспечивает широкую амплитуду приспособленности и способность существовать в достаточно разнообрезных условиях. Этому также благоприятствует легкое распространение спор ветром. Споры альтернарий, иногда даже соединенные в цепочки, обнаруживают в воздушных массах везде, где есть растения.

7

Cladosporium (кладоспориум) имеет слабоветвящиеся конидиеносцы, несущие на концах цепочки конидий. Конидии бывают разнообразной формы (округлой, овальной, цилиндрической и др.) и размеров. Мицелий, конидиеносцы и конидии окрашены в оливково-зеленый цвет. Эти грибы характерны тем, что выделяют в среду темный пигмент.

Наиболее многочисленны и широко представлены в этом роде сапрофитные виды - оливково-зеленые плесени. Они часто встречаются на отмирающих на корню растениях и на всевозможных растительных остатках, играя в одних случаях положительную роль, в других - отрицательную. Кладоспорий травяной (С. herbarum) и другие сапрофитные виды часто развиваются (особенно после влажных сезонов) на зерновках злаков и вызывают почернение зерна, а попав в хранилище,- его порчу. Если злаки зимуют под снегом (например, пшеница, рожь, просо), то мицелий кладоспорий проникает в зерно и делает его токсичным для человека и животных. Многие грибы рода появляются сначала на отмирающих растениях, а затем, попав в хранилища, являются причиной порчи сена даже в условиях слабо повышенной влажности.

Кладоспорий заселяет не только отмерший растительный материал. Он весьма обычен на здоровых растениях как постоянный компонент эпифитной микробной флоры зрелых листьев растений. Установлено, что кладоспорий травяной, кладоспорий крупноспоровый (С. macrocarpum) и другие встречаются эпифитно на листьях разных злаков, древесных пород, овощных и ягодных культур, на листьях сахарного тростника и многих других растений, находясь там в активном состоянии, вегетируя и размножаясь.

Кладоспорий обитает в почве преимущественно на растительных остатках. Многие его виды обнаружены в торфах и в ризосфере растений. Кладоспорий травяной и другие грибы этого рода изобилуют в лесной подстилке, участвуя в ее разложении. Споры кладоспория найдены в осадочных породах на глубине 18-1127 м в океане, в янтаре и на древесине в третичных отложениях, что свидетельствует о значительной древности этого рода. В связи с широким распространением видов кладоспория на растениях и в почве большое количество его спор находится в воздухе. Особенно их много летом, в период вегетации растений (бывает более 40% всех обнаруженных в воздухе грибных спор). А в тропических массах воздуха количество спор достигает 82,3%.

Ввиду наличия большого количества спор кладоспория в воздухе не удивительна частая встречаемость видов этого рода на самых разнообразных субстратах, где эти грибы могут получать хотя бы незначительное количество питательных веществ. Они развиваются на жидком топливе, смазочных материалах, полихлорвиниловых покрытиях промышленных изделий в странах с тропическим климатом, на картинах, бумаге, древесине, на спороношениях некоторых базидиальных и сумчатых грибов. Они хорошо растут при пониженных температурах и часто встречаются на мясных продуктах, сливочном масле, упакованных овощах и фруктах при холодном хранении. При благоприятных условиях кладоспорий быстро размножается, обильно заселяя субстрат, и приносит значительный вред. Описано около 300 видов кладоспория.

Список литературы:

Асонов Н.Р. / Микробиология / М.: Колос, 1997, 348с.

Скородумов Д.И; Родионова В.Б; Костенко Т.С /Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии/ М.: 2008, 224с.

Электронные ресурсы:

http://ru.wikipedia.org

http://dic.academic.ru

Грибы-сапрофиты - это особые организмы, питающиеся оставшимся частями растений или животных. К категории сапрофитов в настоящее время относится большое количество грибов. Они питаются веществами, которые самостоятельно извлекают из останков. В качестве субстрата являются следующие останки:

• перегной;
• солома;
• ветки, пни;
• стволы;
• перья, рога;
• древесный уголь и другие.

Но не все сапрофиты предпочитают разнообразные субстраты. Например, известный опенок летний в основном питается останками лиственных деревьев. Ложные опята предпочитают только хвойные деревья. Другие разновидности, например, навозник белый или ризопогон желтоватый, отлично живут на территории, где существует большая концентрация азота.

Если для природы они являются полезными организмами, то для человека - нет. Эти грибы способны появиться на продуктах питания, которые после этого нельзя больше употреблять.

Ризопогон желтоватый живет на территории с избытком азота

Примеры организмов сапрофитов

Сапрофиты питаются отмершими организмами. Результат их деятельности основан на гниении и распаде. К ярким представителям сапрофитов относятся следующие представители:

1. Пеницилл.

Данный представитель относится к родовой ветке низших плесневых грибов класса зигомицетов. В общей сложности класс включает в себя 60 видов разнообразных грибов. Встретить их можно в верхнем слое земли, они могут развиваться на еде и органических частях. Некоторое количество мукора способно вызвать заболевание не только у животного, но и у человека.

Но есть ряд грибов, которые предназначены для применения в производстве антибиотиков или в качестве средства для закваски. В производстве применяются только те мукоровые грибы, которые имеют высокую ферментативную активность.

Размножение мукоровых грибов бывает бесполое и половое. В бесполом размножении оболочка зрелого гриба быстро и просто растворяется от влаги, при этом наружу выходят несколько тысяч спор. В половом виде размножения принимают участие две ветки: гомоталличные и гетероталличные. Они соединяются друг с другом в зиготу, после чего начинает прорастать гифа с зародышевым спорангием. В качестве закваски люди применяют мукор китайский и мукор улитковидный. Многие называют эти грибы китайскими дрожжами.

При помощи таких дрожжей люди могут получать этанол из картошки.

Мукор может вызвать заболевания у людей и животных

Данные грибы относятся к разряду грибов-сапрофитов. Они исходят из рода высших аэробных плесневых грибов. В состав класса входит несколько сотен разновидностей. Все разновидности широко распространены в разнообразных климатических поясах. Аспергиллы могут отлично приспосабливаться к разнообразным субстратам, при этом образуют пушистые колонии. Первоначально данные колонии имеют белый оттенок. Но в дальнейшем оттенок изменяется в зависимости от прогрессирования вида гриба.

Что касается мицелия гриба, то он довольно силен. Имеются в наличии перегородки. Как и многие сапрофиты, аспергиллы осуществляют размножение при помощи своеобразных спор. Аналогично мукору аспергилл может размножаться как бесполым, так и половым путем. В отличие от других грибов данный классовый представитель не имеет половой стадии развития. После того как появилась способность определять ДНК, ученые выяснили, что аспергилл близкородственен к аскомицетам.

Найти аспергилл можно в почвах, где имеется большое содержание кислорода. В основном он прорастает в виде плесени на верхней части субстрата. Разновидности данного сапрофита представляют собой опасные заражающие организмы, поражающие главным образом продукты питания, в составе которых имеется крахмал. Они также могут прорастать на поверхности или внутри дерева или растения.

Аспергилл - высший аэробный плесневый гриб