2.Дрожжі як найбільш вивчений об'єкт біотехнологічних

Досліджень

Дріжджі - збірна група грибів, які не мають типового міцелію та існуючих у вигляді окремих брунькуються або діляться клітин. 
Відомо близько 500 видів дріжджів. Всі дріжджі - гетеротрофи з окислювальним (дихання) або бродильним (бродіння) типом обміну речовин. Дріжджі синтезують білки, ліпіди, позаклітинні полісахариди, вітаміни групи В. Викликають хвороби: молочницю (криптококоз, кандидоз) та інші мікози. 
Використання людиною: пивоваріння, виноробство, спиртова промисловість, хлібопечення, мікробіологічна промисловість (кормовий білок, ферменти), а також як об'єкт досліджень в біоенергетиці, радіобіології, генетиці. 
Більшість з використовуваних людиною видів відносяться до роду сахароміцети (Saccharomyces) з класу аскоміцетів (Ascomycota), які активно зброджують прості вуглеводи до етилового спирту. Спиртове бродіння вперше було докладно вивчено Луї Пастером.

Схема окислення вуглеводів до етанолу:

цукор ---> піруват ---> З O ₂ + ацетальдегід ---> етанол.

Найбільш детально вивчена генетика пекарських дріжджів S. Cerevisiae. Методами генної інженерії в хромосоми клітин дріжджів вбудовують і клонують («розмножують» при реплікації хромосомальних ДНК) гени, відповідальні за синтез гормонів і інших цінних сполук. 
Властивості дріжджів, цінні для біотехнології: швидко ростуть, безпечні для людини, ростуть на дешевій середовищі (парафін, меляса, метиловий спирт). Недолік - складно отримувати внутрішньоклітинні продукти, тому що клітини покриті дуже міцною оболонкою. Найбільш часто вживаний спосіб отримання внутрішньоклітинних сполук - Автоліз, тобто руйнування клітини під дією її власних ферментів.

Хлібопечення. Раніше в хлібопеченні повсюдно використовувалося дріжджове Опарне тісто. Його і зараз широко використовують для випічки житнього хліба, а також у домашньому господарстві. Для отримання такого тесту використовують опару - невелику порцію тіста, залишену від попереднього замісу або замішану заздалегідь, до основного замісу. У опарі містяться і розмножуються дріжджі та молочнокислі бактерії, які надають чорному хлібу приємну кислинку і аромат. Дріжджовий білий хліб випікають безопарним способом - дріжджі поміщають разом з борошном і ін компонентами відразу в основний заміс. Безпосередньо перед випічкою міститься в опарі змішана популяція стимулюється до розмноження додаванням молока, води, цукру, борошна. Отримане тісто «підходить», збільшуючись в об'ємі за рахунок інтенсивного виділення СО ₂ при швидкому розмноженні дріжджів, зброджують вуглеводи.

Виноробство. На поверхні і всередині ягід живуть різноманітні мікроорганізми, серед яких багато дріжджів. Тому віджатий сік - сусло - починає бродити без додаткового додавання дріжджів. На цьому грунтується кустарне виноробство.

Процесу бродіння можуть перешкодити перш за все оцтово-і молочнокислі бактерії, небажані дріжджі, дріжджоподібні гриби. Щоб виключити ризик псування виноматеріалу при промисловому виробництві вина в виноградне сусло вводять заздалегідь вирощені та активовані винні дріжджі. Застосовувані раси дріжджів, найчастіше пов'язані з сахароміцетів, і хід процесу бродіння визначають тип вина. Так, наприклад, при виготовленні хересу використовують спеціальні хересні дріжджі і бочки з вином не заповнюють доверху (що неприпустимо при виготовленні інших вин). 
Процеси, що використовуються у виноробстві, докладно вивчив Луї Пастер. Дріжджі зброджують цукри, що містяться у виноградному соку (див. схему вище). Бродіння триває до тих пір, поки дріжджі не витратять весь цукор. Дріжджі утворюють спирт лише за відсутності кисню або за його недоліку. Якщо кисню багато, дріжджі окислюють цукор повністю до вуглекислого газу і води. Поки бродіння протікає бурхливо, вуглекислий газ, що оберігає поверхню сусла від взаємодії з киснем повітря. Коли бродіння припиняється, бочку з молодим вином треба запечатати. Якщо цього не зробити, оцтовокислі бактерії, використовуючи кисень, перетворять спирт в оцтову кислоту. Саме таким чином отримують винний (або яблучний) оцет. На підставі результатів своїх досліджень Пастер рекомендував виноробам Франції дотримуватися мікробіологічну чистоту при приготуванні вина: ретельно мити бочки і обкурювати вино сірчистим ангідридом.

Пивоваріння. Пивоваріння, як і винокуріння, - традиційне виробництво у багатьох країнах світу. Як правило, воно індустріалізована сильніше, ніж виноробство, і дріжджовий компонент має тут ще більшого значення. Застосовувані штами - спеціальні види сахароміцетів. Зброджують ячмінне сусло дріжджові клітини за короткий термін доводять вміст у ньому спирту до 3-5%. Щоб сповільнити занадто інтенсивне розмноження дріжджів і накопичити продукти, які надають пиву його смак (альдегіди, кетони, багатоатомні спирти), ферментацію проводять при низьких температурах - 2-8 ° С. У цих умовах подальше окислення альдегідів і спиртів майже не відбувається. 
Багато пивоварні і зараз оснащені відкритими бродильними чанами, і лише великі заводи мають р ep м e тічниє ємності. Великі дріжджові клітини в готовому пиві відмирають і осідають, невелика їх частка залишається у суспензії, і триваюче бродіння пива в ємностях для зберігання обумовлює насичення його вуглекислим газом.

3.Пеніцілли

Рід пеніцілліум (Penicillium) належить до порядку гіфоміцетов (Hyphomycetales) з класу недосконалих грибів (Deuteromycota). Природне місцеперебування цих грибів - грунт, вони часто виявляються на самих різних субстратах, головним чином рослинного походження.

Ще в XV - XVI ст. в народній медицині при лікуванні гнійних ран використовувалась зелена пліснява. У 1928 р. англійський мікробіолог Олександр Флемінг помітив, що пеніціліум, що випадково потрапив у культуру стафілокока, повністю придушив зростання бактерій. Ці спостереження Флемінга лягли в основу вчення про Антибиоз (антагонізмі між окремими видами мікроорганізмів). У розвитку досліджень мікробного антагонізму значну роль зіграли Л. Пастер, І.І. Мечников.

Протимікробну дію зеленої цвілі обумовлено особливою речовиною - пеніциліном, який виділяється цим грибом в навколишнє середовище. У 1940 р. пеніцилін був отриманий в чистому вигляді англійськими дослідниками Г. Флорі і Е. Чейном, а в 1942 р., незалежно від них, радянськими вченими З.В. Єрмольєвої і Т.І. Балезіно. Під час другої світової війни пеніцилін врятував життя сотень тисяч поранених. Попит на пеніцилін був такий великий, що його виробництво збільшилося з декількох мільйонів одиниць в 1942 р. до 700 млрд одиниць в 1945 р.

Пеніцилін застосовують при пневмонії, сепсисі, гнійничкових захворюваннях шкіри, ангіні, скарлатині, дифтерії, ревматизмі, сифіліс, гонорею та інших захворюваннях, викликаних грампозитивними бактеріями.

Відкриття пеніциліну поклало початок пошуку нових антибіотиків і джерел їх отримання. З відкриттям антибіотиків з'явилася можливість успішного лікування майже всіх інфекційних захворювань, що викликаються мікробами.

Але зелені цвілі успішно застосовуються не тільки в медицині. Велике значення мають пеніцілли виду P. Roqueforti. У природі вони живуть у грунті. Ми добре знайомі з ними по групі сирів, що характеризуються «мармуровість»: «Рокфор», батьківщиною якого є Франція, сир «Горгонцола» з Північної Італії, сир «Стілон» з Англії та ін Усім цим сирам властиві пухка структура, специфічний «пліснявий »вигляд (прожилки і плями блакитно-зеленого кольору) і характерний аромат. P. roqueforti потребує малій кількості кисню, виносить високі концентрації вуглекислого газу.

При приготуванні м'яких французьких сирів «Камамбер», «Брі» та деяких інших використовуються P. Camamberti і P. Caseicolum, які утворюють на поверхні сиру характерний білий «повстяний» наліт. під впливом ферментів цих грибів сир набуває соковитість, маслянистість, специфічні смак і аромат.