Основы систематики

Плесневые грибы ‑ обширная группа эукариотных организмов - относятся к низшим растительным организмам и составляют царство Mycota. Грибы распространены в природе повсеместно. Споры грибов обнаруживаются в любых экосистемах, техногенных потоках и продуктах. Наибольшее количество грибов встречается в почве. Они принимают активное участие в биогеохимическом цикле превращений углерода в природе. Среди большого разнообразия грибов, приспособившихся к жизни в почве, имеется небольшая группа водных грибов, а также довольно обширная группа паразитических грибов, вызывающая заболевания человека, животных и растений (микозы).

Грибы способны выделять во внешнюю среду ферменты и абсорбтивным путем поглощают питательные вещества, продукты ферментативного гидролиза природных биополимеров и других растворимых веществ. Такой тип питания определяет положение почвенных грибов как самую крупную экологическую группу, участвующую в минерализации органических веществ в экосистемах.

Они образуют различные налеты (пушистые, паутинистые, ватоподобные, бархатистые, порошковидные и т.п.) разнообразного цвета на пищевых продуктах, растительных остатках, специальных питательных средах, а также на органических материалах - бумаге, ткани, коже и т.д. Тело плесневых грибов состоит из отдельных ветвящихся нитей - гифов, диаметром от 5 до 50 и более мкм, тесное переплетение которых образует мицелий или грибницу. Рост грибов осуществляется за счет кончиков гиф и может продолжаться до тех пор, пока хватает питательных веществ; у некоторых грибов мицелий может занимать участок почвы до 15 м в диаметре. Мицелий может быть одноклеточным (представляет собой одну сильно разветвленную многоядерную клетку) и многоклеточным, в котором гифы имеют поперечные перегородки - септы. В зависимости от строения мицелия грибы делят на низшие ‑ мицелий несептированный, нечленистый, и высшие ‑ септированный многоклеточный мицелий.

Грибы размножаются вегетативным (отдельными частицами мицелия), бесполым (репродуктивным) и половым путями. При бесполом размножении на вегетативном мицелии образуются органы спороношения ‑ спорангиеносцы, например, у Mucor mucedo, и конидиеносцы ‑ у представителей классов Ascomycetes и Deutermycetes. Внутри спорангиеносцев путем деления протоплазмы образуются эндоспоры (спорангиоспоры). На конидиеносцах образуются экзоспоры (конидии).

Строение конидиеносцев различно у различных родов грибов. Например, у грибов рода аспергиллус (Aspergillus) конидиеносец одноклеточный, неветвящийся. На его конце имеется булавовидное вздутие, на котором расположены в один ярус бутылочковидные клетки ‑ стеригмы, а на них одноклеточные окрашенные споры в виде цепочек ‑ конидий. Конидиеносцы гриба пенициллиум представляют собой многоклеточные гифы, кистевидно разветвленные на концах. На концах ветвей расположены стеригмы (по 2‑4), а на стеригмах - цепочки одноклеточных конидий, имеющих голубовато-зеленую окраску с различными оттенками (рис. 3).

Грибы, для которых характерен бесполый способ размножения, называются несовершенными. Грибы, размножающиеся половым путем, ‑ совершенные грибы. По способу полового размножения грибы делят на классы.

Зигомицеты ‑ низшие грибы, имеют хорошо развитый несептированный мицелий. Отсутствие перегородок в мицелии определяет его многоядерность (ценоцитный мицелий). Типичный представитель зигомицетов Mucor pusillus развивается в виде войлоковидного налета серого цвета. Его мицелий образует структуры двух типов ‑ разветвленные гифы (ризоиды), проникающие в субстрат, и поднимающиеся вверх над пучками ризоидов особые воздушные гифы ‑ спорангиеносцы, расширяющиеся на верхушке, образуя округлый спорангий. Спорангий отделяется перегородкой от остальной части спорангиеносцев. Внутри спорангия развивается большое количество сферических эндоспор, служащих для размножения. Это бесполый способ размножения (рис. 3).

Рис. 3. Мицелиальные грибы:

а-Мукор: 1-спорангиеносец, 2-спорангий, 3-спорангиеспоры, 4-колонка;

б-Аспергиллус: 1-конидии, 2-стеригмы, 3-конидиеносец, 4-вегетативные гифы; в-Пенициллум: 1-конидии, 2-стегигмы, 3-конидиеносец,4-вегетативные гифы; г-Оидиум: 1-оидии, 2-гиф; д- Ботритис: 1,2-конидиеносец, 3-конидии; е- Альтернария: 1-конидиеносец, 2-конидии.

У зигомицетов существует и половой способ размножения, сопровождающийся образованием зигоспор. У гомоталлических форм зигоспоры образуются в результате слияния половых клеток, образующихся на одном и том же мицелии; у гетероталлических форм различают два вида мицелия, не отличающихся морфологически и обозначаемых как (+) и (-). Зигоспоры образуются только при контакте гиф (+) с гифами (-). При прорастании зигоспоры происходит мейоз и появляется гифа, образующая спорангий (рис. 3).

Аскомицеты ‑ высшие грибы, имеющие многоклеточный ветвящийся мицелий. Клеточные перегородки имеют поры, что обусловливает ценоцитную природу цитоплазмы. У аскомицетов различают два способа размножения: половой и бесполый. При половом способе слияние двух ядер приводит к образованию зиготы, которая превращается в аск (сумку), внутри него в результате деления диплоидного ядра образуются гаплоидные аскоспоры, их может быть от четырех до тысячи и более. При бесполом способе размножения на концах плодоносящих гиф ‑ конидиеносцах ‑ образуются экзоспоры-конидии (рис. 3).

К аскомицетам относятся многие виды плесневых грибов и дрожжей. Виды рода Penicillum используются при получении антибиотиков. Пенициллы размножаются в основном бесполым путем, конидии образуются на концах мутовчаторазветвленных конидиеносцев, напоминающих кисть руки (отсюда и название пенициллов ‑ кистевики).

Представители рода Aspergillus. Конидиеносцы у аспергиллов обычно одноклеточные, шаровидной, булавовидной или грушевидной формы. На них располагаются параллельно друг другу короткие кеглеобразные стеригмы, каждая из которых отшнуровывает цепочки конидий. Вся головка конидиеносца напоминает наконечник лейки со стрйками воды, поэтому гриб называют леечным. Представители рода Aspergillus используются как продуценты лимонной кислоты и ферментов.

Базидиомицеты ‑ наиболее высокоразвитая группа грибов, объединяющая все шляпочные грибы. Органы спороношения – базидии ‑ клетки на концах гиф, содержат, как правило, четыре гаплоидных базидиоспоры, отделяющиеся от базидии путем отшнуровывания. Мицелий базидиомицетов многоклеточный, многоядерный, отличить его от мицелия аскомицетов можно по наличию пряжек - особых мицелиальных отростков крючкообразной формы, располагающихся над клеточными перегородками. Возникновение пряжек у базидиомицетов сопровождает процесс деления ядер и клеток.

Несовершенные грибы (дейтеромицеты) ‑ большая группа грибов, включающая как одноклеточные (дрожжи), так и многоклеточные мицелиальные формы. Общим для всех грибов этого класса является отсутствие половой стадии при размножении.

Одноклеточные дейтеромицеты ‑ это дрожжи. К многоклеточным дейтеромицетам относятся виды p. Fusarium, p. Oidium и др. Большинство представителей этих грибов являются фитопатогенными. Род Fusarium отличается серповидно изогнутыми многоклеточными конидиями, которые развиваются на коротких разветвленных конидиеносцах. Род Oidium характеризуется наличием сильно разветвленного мицелия, гифы которого легко распадаются на оидии - отдельные клетки, служащие для размножения. Один из видов этого рода ‑ Oidium lactis или молочная плесень часто встречается в виде бархатистой пленки на поверхности кисломолочных продуктов, вызывая их порчу.

Большинство плесеней, постоянно обитающих на пищевых продуктах, размножаются бесполым путем с помощью оидий, конидий, спор-ангиаспор.

Многие грибы являются продуцентами антибиотиков, ферментов и витаминов. Большая группа грибов способна вызывать заболевания у растений, животных и человека.

Идентификация микроскопических грибов

Понятие "идентификация микроорганизмов" означает определение положения данного вида в систематике, т.е. его названия. Для идентификации микроскопических грибов важными признаками являются их морфологические и культуральные свойства.

К морфологическим свойствам микроскопических грибов относятся строение вегетативного тела и органов размножения.

Культуральными свойствами микроскопических грибов называются внешний вид грибницы и способ ее роста по отношению к среде обитания (поверхностный или глубокий).

При культивировании на питательных средах в лабораторных условиях у грибов, как правило, отмечается радиальное разрастание грибницы, образуется радиальная колония. Мицелий некоторых видов грибов окрашен за счет отложения пигмента в клеточных оболочках: розовый ‑ у гриба Фузариум, зеленый ‑ у гриба Пенициллиум, черный ‑ у некоторых аспергилловых грибов.

Грибы ‑ крупные (длина гифов ‑ несколько десятков мкм, толщина 10-15 мкм) и достаточно контрастные микроорганизмы, поэтому в лабораторных условиях для изучения морфологических свойств их микроскопируют в прижизненных неокрашенных препаратах типа "раздавленная капля" при малых (объектив 8) и средних (объектив 40) увеличениях. Культуральные свойства грибов исследуют невооруженным глазом (визуально) и с помощью бинокулярного микроскопа. Изучение морфологических и культуральных свойств позволяет установить название рода микроскопических грибов. Определение названия вида гриба требует исследования процессов жизнедеятельности микроорганизмов.

Техника приготовления микроскопических препаратов

в живом виде

Для исследования морфологии микроорганизмов в оптическом микроскопе готовят специально препараты, которые в зависимости от задач исследования могут содержать живые или убитые клетки микроорганизмов. Препараты готовят на предметных стеклах, толщиной не более 1,2-1,4 мм. Поверхность стекла должна быть тщательно очищена и обезжирена. Для приготовления препаратов живых микроорганизмов применяют покровные стекла толщиной 0,17 мм, которыми накрывают препарат. Чистые стекла хранят в сухом состоянии или в обезжиривающих жидкостях.

Исследование микроорганизмов в живом виде применяется для определения формы микробов, изучения их способности к спорообразованию с помощью препаратов "раздавленная капля" или "висячая капля"

Для приготовления препарата "раздавленная капля" на середину предметного стекла наносится небольшая капля водопроводной воды или физиологического раствора, в которую вносится небольшое количество исследуемой биомассы с помощью прокаленной на спиртовке бактериологической иглы, тщательно размешивается, и полученная суспензия накрывается покровным стеклом. При изучении плесневых грибков из их культуры берется небольшое количество мицелия с помощью двух препаровочных игл. Мицелий на предметном стекле тщательно расправляют и также накрывают покровным стеклом. В качестве жидкости используется смесь спирта и глицерина (1:1).

Если исследуемые микробы находятся в жидкой среде, то на предметное стекло наносится непосредственно капля микробной взвеси и накрывается покровным стеклом. Микробную взвесь можно взять стеклянной палочкой или также бактериологической иглой. Не следует вносить много культуры, препарат будет густым и мало пригодным для наблюдения; нельзя допускать образования пузырьков воздуха под покровным стеклом; при избытке жидкости, выступающей из-под покровного стекла, её удаляют фильтровальной бумагой. Этот вид препарата позволяет установить форму клеток, их размер, способ спорообразования, наличие или отсутствие подвижности. Приготовленный препарат рассматривается под микроскопом с сухой системой с большим увеличением объектива и окуляра (40х15).

Препарат "раздавленная капля" из прижизненно окрашенных микроорганизмов. К капле микробной суспензии на предметном стекле добавляют каплю слабого раствора (1:1000) красителя (метиленового синего или фуксина), размешивают, затем накрывают покровным стеклом.

Подобным образом рекомендуется дифференцировать живые и мертвые клетки, например, при исследовании пекарских дрожжей. Мертвые клетки обычно прокрашиваются быстрее и ярче вследствие посмертного повышения проницаемости клеточной оболочки.

Препаратом "висячая капля" обычно пользуются для наблюдения за развитием микробов, их ростом и размножением, для выявления подвижности клеток. Для этого капля микробной суспензии наносится с помощью бактериологической петли непосредственно на покровное стекло, которое затем перевертывают таким образом, чтобы капля висела на нижней стороне стекла с углублением. При этом капля должна свободно висеть в углублении предметного стекла, не касаясь его краев или дна. Предварительно края углубления смазывают вазелином, что создает герметичную камеру, и исследуемая капля продолжительное время не высыхает.

Препарат "отпечаток" используют для изучения естественного расположения клеток в колонии микроорганизмов и чаще всего для исследования формы спор и спороносцев у актиномицетов и мицелиальных грибов.

Из агаризованной среды, на которой исследуемые микроорганизмы растут сплошным газоном или в виде отдельных колоний, вырезают скальпелем небольшой кубик и переносят его на предметное стекло так, чтобы поверхность с микроорганизмами была обращена вверх. Затем к газону или к колонии прикладывают чистое покровное стекло, слегка надавливают на него петлей или пинцетом и тотчас же снимают, стараясь не сдвинуть в сторону. Полученный препарат помещают отпечатком вниз в каплю воды или метиленового синего (1:40) на предметное стекло. Отпечаток можно получить и на предметном стекле, если касаться поверхности колонии или газона предметным стеклом.

РАБОТА 1. Изучение культуральных свойств грибов

Культуральные свойства грибов изучают невооруженным глазом (визуально) и с помощью бинокулярного микроскопа по заранее заготовленным посевам в чашках Петри. Следует обратить внимание на характер воздушного мицелия (плотный, пушистый и другой, окраска, высота) и описать его в отчете.

Работа 2. Изучение морфологических свойств грибов

С целью изучения морфологических свойств грибов студенты делятся на подгруппы для работы с различными культурами. Из культуры гриба, выращенного на плотной среде сусло-агар, приготовляют препарат "раздавленная капля". В центр предметного стекла наносят каплю смеси спирта с глицерином. (1:1). С помощью бактериологической петли, разогнутой в виде крючка, отбирают небольшое количество мицелия (мицелий следует брать в зоне, пограничной с зоной плодоношения ‑ граница между окрашенной и бесцветной частями). Мицелий помещают на предметное стекло в каплю жидкости; с помощью двух препаровальных игл осторожно рассредоточивают материал тонким слоем в капле и накрывают покровным стеклом.

Во избежание образования пузырьков воздуха под покровным стеклом, которые мешают микроскопии, покровное стекло следует опускать медленно, предварительно поставив его ребром у края капли. При микроскопии (объективы 8 и 40) следует отметить строение мицелия (одноклеточные или многоклеточные гифы), органов размножения ‑ спорангиев или конидий; зарисовать специфические особенности рассмотренных грибов.

Для изучения рекомендуются следующие представители мицелиальных грибов: препараты грибов класса зигомицеты (Zygomycetes) ‑ род Мукор (Mucor); препараты грибов класса Аскомицеты (Ascomycetes) ‑.род Аспергиллус (Aspergillus) и род Пенициллиум (Penicillium).

Для приготовления препарата гриба Mucor нужно взять препаровочной иглой небольшое количество черно-серого пушистого воздушного мицелия (грибницы) и поместить его на предметное стекло в каплю специальной жидкости (спирт-глицерин), затем осторожно накрыть каплю покровным стеклом. При микроскопировании обратить внимание на строение тела этого гриба ‑ рассмотреть отдельные гифы и убедиться в том, что этот гриб одноклеточный, затем рассмотреть органы бесполого размножения ‑ спорангионосцы, на верхушках которых расположены крупные шаровидные спорангии. В спорангиях находятся одноклеточные округлые спорангиоспоры, с помощью которых Mucor размножается. В препарате всегда много свободных спор, высыпавшихся из лопнувших спорангиев.

Для приготовления препарата гриба пенициллиум (Penicillium) необходимо брать более молодую беловато-зеленую часть мицелия. При микроскопировании обратить внимание на многоклеточные гифы и органы размножения ‑ многоклеточные конидиеносцы, кистевидно разветвленные на концах. На этих концах находятся бутылковидные вытянутые клеточки-стеригмы, от которых отходят цепочки одноклеточных конидий, имеющих голубовато-зеленую окраску.

Для микроскопирования гриба Aspergillus отбирают немного пушистого мицелия, обращают внимание на многоклеточный мицелий и органы размножения ‑ одноклеточные конидиеносцы, заканчивающиеся веерообразным расширением (стеригмы со спорами - конидиями).

Все приготовленные препараты плесневых грибов микроскопировать сначала объективом 8, а затем объективом 40.

Рекомендуется рассмотреть культуры плесневых грибов под бинокулярным микроскопом. Для этого открыть чашки Петри с культурой гриба, поставить их на предметный столик микроскопа и рассмотреть общий вид гриба в разных участках, обратив внимание на вид и окраску воздушного мицелия, расположение и обилие спор.

Самостоятельная работа

1.Приготовление фиксированных мазков демонстрационных материалов.

2.В протоколе исследования привести определение плесневых грибов, характерные признаки, классификацию, описать культуральные свойства исследуемых грибов (вид колоний), зарисовать их при объективе 40 с указанием строения тела и органов бесполого спороношения.

Поиск по сайту: