Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

в ферментативных реакциях. Соли кальция стимулируют развитие микроорганизмов.

Для жизнедеятельности микроорганизмов необходимы так назы­ ваемые микроэлементы: Zn, Со, Ni, U, Mo и др. Они усваиваются из веществ, входящих в состав питательной среды. Микроэлементы обладают высокой биологической активностью. Они повышают активность многих ферментов, витаминов, гормонов и других жиз­ ненно необходимых биологически активных соединений. Микроэле­ менты необходимы как стимуляторы роста и развития микробов, каталитически ускоряющие процессы обмена веществ и действующие на физико-химические свойства цитоплазмы. Так, цинк влияет на про­

входить витамины и витаминоподобные вещества.

Русский ученый Н. И. Лунин (1854— 1937) установил, что для жизнедеятельности организмов необходимы в небольших количе­ ствах соединения, получившие название ростовых веществ. По предложению польского ученого Функа, они названы витаминами.

Советские исследователи М. Н. Мейсель и Е. Н. Одинцова по­ казали, что действие ростовых веществ очень многообразно. Они влияют не только на рост, но и на строение клетки, процессы об­ мена и жизнеспособность. Витамины активно участвуют в слож­ ных биохимических превращениях, происходящих в микробных клетках. Так, В7 (биотин) повышает бродильную способность

дрожжей, стимулирует их рост и размножение.

Витамины— сравнительно низкомолекулярные органические со­ единения различного химического строения. Они входят в состав ферментов и коферментов. Так, витамин РР (никотиновая кис­ лота) входит в состав ряда анаэробных дегидрогеназ (НАД). Если в среде витамины отсутствуют и микроорганизм не может их син­ тезировать, то не происходят определенные ферментативные реак­ ции, следовательно, нарушается обмен веществ клетки. Витамины используются для синтеза нуклеопротеидов. Так, Ві2 (кобаламин)

нужен для образования рибонуклеиновой кислоты. В настоящее время известно свыше 30 биоактиваторов.

Многие микроорганизмы синтезируют различные витамины в большом количестве и поэтому являются ценным пищевым и кормовым продуктом, например белковые кормовые дрожжи, со­ держащие витамины группы В, С, эргостерин. Некоторые микроор­ ганизмы не синтезируют витамины и введение их в питательный субстрат является обязательным. Источником витаминов являются экстракты из солодовых ростков, дрожжевой автолизат и др.

В процессах обмена веществ микробной клетки наибольшее зна­ чение имеют белковые соединения. Являясь основой структуры цитоплазмы и частью ферментов, они регулируют скорость, на­ правление и взаимосвязь реакций обмена веществ. Превращения веществ в клетках микроорганизмов зависят от участия в них ви­ таминов, минеральных соединений, а также связаны с влиянием внешней среды.

6. ОСНОВЫ СИСТЕМАТИКИ МИКРООРГАНИЗМОВ

Систематика — наука о классификации организмов и опознава­ нии установленных групп. Систематика микроорганизмов должна отражать процесс их эволюции.

Составить правильную систематику микроорганизмов, а также определить положение их в системе живых организмов было воз­ можно только после того, как был найден метод получения чистых культур микроорганизмов, т. е. культур, полученных из одной клетки. Этот метод разработан Р. Кохом, предложившим для по­ лучения чистых культур применять твердые среды. Для приготов­ ления этих сред он впервые применил желатин. На твердых сте­ рильных средах новые молодые клетки, не отделяясь друг от друга, образуют колонии, содержащие микроорганизмы только од­ ного вида, так как колонии получены из одной клетки. Чистые культуры микроорганизмов пригодны для изучения. Метод чистых культур дал возможность-определить признаки микроорганизмов и, следовательно, с достаточной степенью точности установить их виды. Систематизируют микроорганизмы таким образом, как они развивались в природе, т. е. от более простых к более сложным.

При составлении систематики микроорганизмов используются следующие признаки: 1 ) морфологические (форма и величина кле­ ток, характер колоний и штриха, окраска и др.); 2 ) физиологи­

ческие— различия в обмене веществ, характер продуктов обмена, сбраживаемость сахаров, отношение микробов к различным источ­ никам питания, способы получения энергии; 3) культуральные — характер роста на различных субстратах; 4) филогенетические

в составе веществ микробных клеток (химический состав клеточ­ ных оболочек, цитоплазмы, нуклеиновых кислот). А. Н. Белозер­ ский и А. С. Спирин установили, что ДНК обладает видовой спе­ цифичностью. Они считают, что каждому виду микробов присуща своя ДНК, характеризующаяся определенным составом нуклеоти­ дов. Состав последних различен у разных микробных видов.

Так как основой наследственности и специфики организмов яв­ ляются белки и нуклеиновые кислоты, то состав их будет опреде­ лять видовые признаки микроорганизмов. Таким образом, био­ химический подход к систематике микроорганизмов является пер­ спективным.

Основная единица в систематике — вид. Виды — биологически обособленные группы микроорганизмов. Каждому виду присуща качественная определенность, которая проявляется в морфологи­ ческих, физиологических и биохимических особенностях, в функ­ циях, в образе жизнедеятельности и взаимоотношениях между осо­ бями вида.

Основной метод для определения видовой принадлежности дрожжевых организмов — выращивание их на разных специальных

180

средах. В этом случае определяют: 1) характер роста и развития на твердых и жидких средах; 2 ) способность образовывать споры

на среде Городковой; 3) характер усвоения углеводов путем выра­ щивания на дрожжевой водес2 %-ными растворами различных са­

харов— глюкозой, сахарозой, лактозой и др.; 4) характер фермен­

Таким образом, вид определяется суммой разнообразных при­ знаков и свойств. Вид состоит из штаммов и разновидностей. Штамм — мельчайшая систематическая единица, отражающая ма­ лейшие отклонения от типового представителя вида.

Бактерии обычно относят к простейшим растительным организ­ мам. Многие признаки сближают их с низшими водорослями и грибами, некоторые стоят ближе к низшим животным. Системати­ зировать бактерии довольно сложно, так как клетки имеют незна­ чительные размеры и однообразную форму. Одной общепринятой систематики бактерий в настоящее время нет. Они отличаются друг от друга свойствами и признаками, которые используют для установления видов, родов, семейств и т. д. Наиболее широко при­ меняется систематика бактерий Н. А. Красильникова. Он делит все бактерии на четыре класса. Каждый из классов, по его мне­ нию, представляет собой как бы отдельный этап эволюционного развития этих организмов: I — актиномицеты (Actinomycetes); II — собственно бактерии (Bacteriae); III — миксобактерии (Мухоbacteriae); IV — спирохеты (Spirochaetae).

Каждый класс делится на семейства, роды, виды. Существует система Лемана и Неймана, система Бердже, составленная аме­ риканскими бактериологами.

Систематика грибов. Грибы относятся к низшим бесхлорофиль-

ным растениям. Определенная группа из них ближе к низшим жи­ вотным. В основу их систематики положены различные морфоло­ гические, физиологические и биохимические признаки. Грибы де­

доросли, имеющие не разделенный на клетки, разветвленный ми­ целий, размножаются спорами. К ним относятся мукоровые грибы.

III — аскомицеты (Ascomycetes)— спорообразующие микроорга­ низмы, или сумчатые грибы, у которых споры образуются в спе­ циальных вместилищах — сумках (асках). Кроме аскоспор, раз­ множаются конидиями — округлыми тельцами, образующимися на концах гиф. Аскомицеты имеют разнообразное строение, форму, сумки у них располагаются по-разному. Класс аскомицетов де­ лится на два подкласса: 1) простейшие аскомицеты (Protoascomycetes), у которых сумки развиваются на мицелии, плодового тела нет, и 2 ) высшие аскомицеты (Euascomycetes) — сумки у них

181

располагаются группами внутри или на поверхности плодовых тел,

образования сумок и типом мицелия. Порядок первичносумчатых делится на семейства. Они отличаются признаками, которые ис­ следователи кладут в основу деления. Так, Гильермон микроорга­ низмы этого порядка разделил на два семейства в зависимости от местоположения сумок: а) сахаромицеты (Saccharomycetaceae)— немицелиальные грибы, у них сумки развиваются внутри отдельных клеток; сюда относятся дрожжи, классификация которых будет приведена ниже, и б) мицелиальные грибы (Endomycetaceae), у которых сумки образуются на концах мицелиальных нитей. В зависимости от способа образования и прора­ стания спор, а также их формы семейства делятся на роды. На основании различных морфологических, физиологических и биохи­ мических признаков роды подразделяются на виды.

В подкласс высших аскомицетов входит несколько порядков. К порядку сложносумчатых грибов (Plectoascales) относятся плес­ невые грибы, имеющие мицелий, образующий воздушные нити — конидиеносцы, на которых находятся конидии. Этот порядок де­ лится на семейства; в их число входят семейство кистевидных плесней (Aspergillaceae), к которому относятся два рода: а) аспергиллус (Aspergillus), особенностью его является то, что на кон­ цах гиф-конидиеносцев имеются образования различной формы, на них вырастают особые клетки стеригмы, от которых отделяются конидии; б) пенициллиум (Penicillium) — кистевидные плесени, ко­ нидиеносцы, разветвляясь, дают несколько побегов, на которых на­ ходятся стеригмы с конидиями. В зависимости от количества по­ бегов, от формы образования у аспергиллусов, от окраски конидий роды делятся на виды.

IV. Базидиомицеты (Basidiomycetes)— базидиальные грибы, на­ иболее высокоорганизованные, имеющие многоклеточный мицелий и плодовые тела. Размножаются в основном половым путем; споры образуются на спороносцах (базидиях).

V. Несовершенные грибы (Fungi imperfecti) — характерной осо­ бенностью их является то, что они не образуют аскоспоры. По мне­ нию В. И. Кудрявцева и Н. П. Блинова, этого признака недоста­ точно, чтобы данные микроорганизмы могли быть отнесены к не­ совершенным грибам, так как по всей структуре и многим свойствам (отношению к источникам углеродистого питания, спо­ собностью к почкованию) они близко подходят к спорообразую­ щим дрожжевым организмам аскомицетам. Некоторые виды дрож­ жеподобных грибов являются несовершенными стадиями развития спорообразующих дрожжевых организмов.

К классу несовершенных грибов относятся дрожжеподобные грибы — торулопсис, кандида, монилия и др. Краткая системати­ ка их приведена ниже (см. стр. 2 2 2 ).

182