Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
курсач.docx
Скачиваний:
25
Добавлен:
14.04.2015
Размер:
115.83 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.М. МАШЕРОВА

Факультет: биологический

Кафедра: химии

Дисциплина: биохимия

КУРСОВАЯ РАБОТА

тема:

ДРОЖЖИ КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Руководитель: доцент кафедры химии

Балаева-Тихомирова Ольга Михайловна

Выполнила: студентка биологического факультела 32 группы

Папко Екатерина Александровна

Витебск, 2013

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………………………...……3

Строение и химический состав дрожжевой клетки……………………………………………………...…..4

Особенности размножения и роста дрожжей………………………………………………...………………7

История дрожжей………………………………………………………………………………………...…….8

Распространение дрожжевых грибков в природе…………………………………………………………....9

Жизненная форма дрожжей………………………………………………………………………………….10

Морфология дрожжей………………………………………………………………………………..………11

Дрожжи – возбудители заболеваний человека……………………………………………………………..13

Промышленное использование дрожжей…………………………………………………………………..16

Различные продукты получаемые из дрожжей……………………………………………………….........19

Заключение…………………………………………………………………………………………………....20

Введение.

Биология и биохимия дрожжевых микроорганизмов всесторонне изучается: ежегодно публикуется большое количество статей, расширяющих представление о дрожжевых клетках, как о микроорганизмах. Существует несколько систем классификации дрожжей, в основу которых положены способы размножения, особенности метаболизма и другие признаки.

Дрожжи относятся к классу сумчатых грибов. Однако широкое применение дрожжей в ряде производств – хлебопечении, пивоварении, виноделии, производстве спирта и др. позволило выделить их в отдельную группу микроорганизмов и даже называть их иногда одомашненными микроорганизмами.

Клетки дрожжей обычно имеют эллипсовидную, или яйцевидную форму, однако встречаются круглые, цилиндрические и лимонообразные, поэтому форма не является надежным признаком для распознавания дрожжей так, как может меняться в зависимости от условий развития. В зависимости от вида дрожжей, их возраста и условий питания диаметр дрожжевых клеток 1…5 мкм, длина до 15 мкм.

Строение и химический состав дрожжевой клетки

Дрожжевая клетка имеет сложное строение, отдельные структуры её дифференцированы и специализированы для осуществления энергетических и синтетических процессов. Каждая дрожжевая клетка состоит из клеточной плазмы, которая окружена клеточной мембраной и в которой находится ряд органелл, обеспечивающих реакции обмена веществ.

Дрожжевая клетка (рис1) состоит из клеточной плазмы (цитоплазма) (1), которая окружена клеточной мембраной (3) и в которой находится ряд органелл, обеспечивающих реакции обмена веществ. При этом важной органеллой является клеточное ядро (нуклеус) (10) – управляющий центр клетки. Оно окружено замкнутой двойной пористой мембраной ядра (13). Ядро регулирует и направляет химические процессы в клетке и образует с цитоплазмой единую взаимосвязанную систему (10).

Ядро клетки содержит основное вещество (плазму), матрицу ядра и хромосомы. В них каждая клетка хранит свой структурный план, закодированный в форме генов. Гены построены из полимерной молекулы, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), информационный объём которой составляет 109 – 1010 бит. ДНК управляет всеми процессами обмена веществ, роста и развития клетки. В ядре клетки размещено также ядрышко, состоящее из рибонуклеиновой кислоты.

Рисунок 1 – Дрожжевая клетка ( по Hough и Stevens):

1 – цитоплазма; 2 – клеточная стенка; 3 – клеточная мембрана; 4 – почечный рубец; 5 – митохондрии; 6 – вакуоль; 7 – полиметафосфатная гранула; 8 – липидная гранула; 9 – эндоплазматическая сеть; 10 – клеточное ядро (нуклеус); 11 – мембрана ядра; 12 – ядрышко.

Дрожжевая клетка содержит большое количество митохондрий. Митохондрии получают пируват, который образуется в цитоплазме, и разлагают его в процессе дыхания на диоксид углерода и воду с образованием аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), представляющих собой носители энергии. Поэтому митохондрии называют иногда «энергетическими станциями клетки».

Шероховатая эндоплазматическая сеть служит для синтеза протеина, а гладкая эндоплазматическая сеть синтезирует липиды и отвечает за процессы освобождения от ядовитых веществ. Образующийся протеин блокируется и перемещается в предусмотренное место в везикулах, снабженных оболочкой. Эту задачу берет на себя комплекс Гольджи, представляющий собой своего рода «сортировочную станцию». Секреторная везикула с ядовитым веществом (например, со спиртом) транспортируется к клеточной мембране и выносится наружу.

За переработку отходов клетки отвечают лизосомы, обеспечивающие внутриклеточное пищеварение и разлагающие высокомолекулярные структуры в низкомолекулярные. Рибосомы синтезируют протеин и разлагают его в клетке. Тем самым они отвечают за соединение аминокислот с образованием продукта генного синтеза в соответствии с информацией, получаемой из ядра клетки.

Особенно важны клеточные мембраны, которые окружают не только всю клетку, но и её многочисленные органеллы. Эндоплазматическая сеть осуществляет интенсивное производство этих мембран. Важными структурными элементами клеточных мембран являются фосфолипиды, структура которых имеет важное значение для их функционирования: два остатка жирной кислоты этерифицируются глицерином (C3H5(OH)3), на третью ОН-группу глицерина прикрепляется через фосфатный остаток аминокислота (фосфолипид). Построение клеточной мембраны из фосфолипидов обусловливает два взаимно противоположных свойства структуры: в то время как глицериновый остаток с фосфором и оминокислотным остатком притягивает воду (является гидрофильным), хвосты кислотных остатков, расположенные в клеточной мембране плотно друг к другу, а в двух слоях друг против друга, отталкивают воду (являются гидрофобными). В результате образуется непроницаемый двойной слой (мембрана) без наличия связей между фосфолипидными молекулами.

Клеточная мембрана дрожжевой клетки обладает толщиной 6 нм и составляет всего 1/1000 клеточного диаметра. Поверхность дрожжевой клетки составляет около 150 мкм2, 10 г прессованных дрожжей имеют контактную поверхность 9-10 м2.

Энергоемкие образования липидов. Представляющих собой главные составные части мембран, зависят от наличия кислорода. При этом часть имеющихся жирных кислот превращается в ненасыщенные жирные кислоты, имеющие более низкую температуру плавления, и соответственно обладающие более высокой текучестью. При недостатке кислорода построение клеток преждевременно прекращается.

Стенка клетки полупроницаема. Поступление растворенных веществ (сахаров, аминокислот, жирных кислот, минеральных веществ) происходит избирательно через нерастворимые транспортные протеины, которые находятся в мембране и пропускают совершенно определенные группы веществ. Выделение наружу продуктов распада, образованного спирта, происходит через мембрану при помощи так называемой везикулы Гольджи.

К внешней поверхности клеточной мембраны прикреплены гликолизированные полисахаридные остатки (гликокаликс), состоящие на 30...40% из маннана и на 30...40% - из глюкана. Находящийся снаружи маннан связан сложной эфирной связью с фос­фором, а находящийся внутри глюкан связан сложной эфирной связью с серой и интегрирован в общем комплексе белков и ферментов, которые обеспечивают расщепление веществ для прохода их через клеточную мембрану. По­этому структура этих сложных образований играет большую роль. На внутренней и внешней стороне мемб­раны находятся протеины; на внутренней стороне расположен еще слой трегалозы.

Совокупность оболочки, состоящей из клеточной мембраны, прикрепленных слоев и гликокаликса, называется стенкой клетки [13]. Клеточная стенка представляет собой жесткую структуру толщиной 25 нм, составляет около 25% сухой массы клетки и состоит в основном из глюкана, маннана, хитина и белка. Организация клеточной стенки недостаточно изучена, однако совре­менные теории отдают предпочтение модели трехслойной структуры, согласно которой внутренний глюкановый слой отделен от внешнего маннанового промежуточным слоем с повышенным содержани­ем белка.

В цитоплазме, занимающей более 50% объема клетки, располагается большинство путей обмена расщепленных питатель­ных веществ и построения собствен­ных элементов клетки. Весь промежуточный обмен веществ - гликолиз, син­тез жирных кислот, биосинтез протеинов и многое другое протекает здесь параллельно друг другу. В водной среде движутся рибосомы, ферменты и продукты расщепления - близко друг от друга в мощных потоках среды. Цитоплазма регулирует обмен питательных веществ и метаболитов благодаря избирательной проницаемости.

Условия культивирования дрожжей влияют на структуру цитоплазмы клетки. В аэробных условиях ("дышащая" клетка) она однородна и не содержит включений, в анаэробных же ("бродящая " клетка) - то появляются, то исчезают мелкие вакуоли и различные органоиды. Характерной особенностью вакуолей дрожжей является наличие в них метахроматина (волютина). Он может накапливаться в больших количествах как запасное вещество, при голодании запас его быстро уменьшается, как это происходит с жиром и гликогеном.

Морфологическое строение дрожжевой клетки часто оказывает влияние на физиологическое состояние. У молодых клеток оболочка тонкая, протоплазма мелкозернистая. По мере старения клетки протоплазма  становится крупнозернистой и количество включений и вакуолей в ней увеличивается. Старые, голодающие клетки обычно находятся в осадке и характеризуются зернистой протоплазмой; мертвые клетки имеют неправильную форму и окрашиваются метиленовым синим.

Зачастую в клетке можно обнаружить на­полненные кислым клеточным соком и окру­женные мембраной пространства - так на­зываемые вакуоли.Здесь откладываются оп­ределенные протеины и избыточные соли. С помощью об­ратимой мобилизации кристаллов солей клет­ка может регулировать ее внутреннее давление (тургор), если, например, осмотическое дав­ление снаружи увеличится благодаря повы­шенному содержанию экстракта или спирта. Зрелые дрожжевые клетки содержат большую вакуоль. Считают, что при образовании почки вакуоль дробится на мелкие ва­куоли, которые распределяются между материн­ской клеткой и почкой. В дальнейшем эти мелкие вакуоли снова сливаются, образуя по одной вакуоли в материнской и дочерней клет­ках. Функция вакуоли точно не установлена. В ней содержатся гидролитические ферменты, по­лифосфаты, липиды, ионы металлов и др. Ваку­оль, возможно, выполняет функции резервуара для хранения питательных веществ и гидроли­тических ферментов.

Наиболее существенными составными частями дрожжевой клетки являются углеводы, азотосодержащие, гуминовые и минеральные вещества. Дрожжи содержат 24...30 % сухого вещества и 70...76 % воды. Сухое вещество на 90...95 % состоит из органических и на 5...10 % - из неорганических веществ: фосфорной кислоты и калия. Белков и других азотосодержащих веществ в дрожжах содержится 54...56 %. Иногда при снижении гликогена в клетке азотосодержащих веществ может быть до 70%, причем 90 % их являются высокомолекулярными соединениями (белки) и 10% - низкомолекулярными (аминокислоты).

В дрожжевой клетке содержится 24...40 % углеводов в пересчете на сухое вещество.Они состоят в основном из гликогена, который вместе с трегалозой представляет собой запасные вещества. Гликоген - запасное питательное вещество в дрожжах, характеризующее их хорошее физиологическое состояние. Расщепление гликогена дает энергию для синтеза стеролов и ненасыщенных жирных кислот, которые важны для пра­вильной работы дрожжевых мембран, особенно в анаэробных условиях. Поэтому содержание этих веществ может служить показателем жизнеспособности дрожжей.

При избытке питательных веществ, на­пример, после начала брожения, дрожжевая клетка запасает резервные вещества. По данным Кунце содержание гликогена мо­жет возрасти на 30 % и более от содержания СВ дрожжей; он помещается в аккумулирую­щих гранулах, расположенных в цитоплазме. Считается, что важна не абсолютная концентрация гликогена, а изменение относительного количе­ства в течение той или иной стадии процесса. Существенное снижение содержания гликогена говорит о неблагополучном состоянии дрож­жей.  Точно так же, как фосфаты и липиды, которые требуются дрожжам для построения но­вых веществ клетки, откладывается трегалоза (дисахарид).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]