Характеристика біології грибів I

Слово гриб походить від латинського слова гриби. Дійсно, звичний гриб - це репродуктивна структура, що використовується багатьма типами грибів. Однак є також багато видів грибів, які взагалі не дають грибів. Будучи еукаріотами, типова грибкова клітина містить справжнє ядро і багато органел, пов'язаних з мембраною. Королівство Гриби включає величезну різноманітність живих організмів, які разом називаються Eucomycota, або справжні гриби. Хоча вчені ідентифікували близько 100 000 видів грибів, це лише частина з 1,5 мільйонів видів грибів, що ймовірно присутні на Землі. Їстівні гриби, дріжджі, чорна цвіль та виробник антибіотика пеніциліну Penicillium notatum - усі члени королівства Fungi, яке належить до домену Eukarya.

Гриби, які колись вважалися рослиноподібними організмами, тісніше пов’язані з тваринами, ніж з рослинами. Гриби не здатні до фотосинтезу: вони гетеротрофні, оскільки використовують складні органічні сполуки як джерела енергії та вуглецю. Деякі грибні організми розмножуються лише безстатевим шляхом, тоді як інші піддаються як безстатевому, так і статевому розмноженню із чергуванням поколінь. Більшість грибів продукують велику кількість спор, які є гаплоїдними клітинами, які можуть зазнати мітозу, утворюючи багатоклітинні, гаплоїдні особини. Як і бактерії, гриби відіграють важливу роль в екосистемах, оскільки вони розкладаються і беруть участь у кругообігу поживних речовин, розкладаючи органічні матеріали до простих молекул.

Мета навчання

Охарактеризуйте загальні структури грибів
Визначте загальні місця проживання грибів
Охарактеризуйте режим живлення та зростання грибів
Поясніть статеве та нестатеве розмноження у грибів

Будова та функція клітин

Гриби є еукаріотами, і як такі мають складну клітинну організацію. Як еукаріоти, клітини гриба містять ядро, зв’язане з мембраною. ДНК в ядрі обертається навколо білків гістонів, як це спостерігається в інших еукаріотичних клітинах. Кілька видів грибів мають структури, порівнянні з бактеріальними плазмідами (петлями ДНК); однак горизонтальний перенос генетичної інформації від однієї зрілої бактерії до іншої рідко трапляється у грибів. Грибкові клітини також містять мітохондрії та складну систему внутрішніх мембран, включаючи ендоплазматичну сітку та апарат Гольджі.

Рисунок 1. Отруйний мухомор мускарій є рідним для помірних та бореальних районів Північної Америки. (кредит: Крістін Маджул)

На відміну від рослинних клітин, клітини грибів не мають ні хлоропластів, ні хлорофілу. Багато грибів мають яскраві кольори, що походять від інших клітинних пігментів, від червоного до зеленого до чорного. Отруйна мухомор (мухомор) впізнається за яскраво-червоною шапкою з білими плямами (рисунок 1). Пігменти в грибах пов'язані з клітинною стінкою і відіграють захисну роль від ультрафіолетового випромінювання. Деякі грибкові пігменти токсичні.

Як і клітини рослин, клітини гриба мають товсту клітинну стінку. Тверді шари клітинних стінок грибів містять складні полісахариди, звані хітином та глюканами. Хітин, який також міститься в екзоскелеті комах, надає структурну міцність клітинним стінкам грибів. Стіна захищає клітину від висихання та хижаків. Гриби мають плазматичні мембрани, подібні до інших еукаріотів, за винятком того, що структура стабілізується ергостерином: стероїдною молекулою, яка замінює холестерин, що міститься в клітинних мембранах тварин. Більшість членів королівства Гриби не рухаються. Джгутики виробляються лише гаметами в примітивній Phylum Chytridiomycota.

Місця проживання

Хоча гриби в першу чергу асоціюються з вологим і прохолодним середовищем, яке забезпечує надходження органічної речовини, вони колонізують дивовижне різноманіття середовищ існування - від морської води до шкіри людини та слизових оболонок. Хитриди містяться переважно у водному середовищі. Інші гриби, такі як Coccidioides immitis, що викликає пневмонію при вдиханні її суперечка, процвітають на сухій піщаній землі на південному заході США. У океані мешкають гриби, що паразитують на коралових рифах. Однак більшість членів Королівських грибів ростуть на лісовій підстилці, де темне і вологе середовище багате на гниючий сміття з рослин і тварин. У цих середовищах гриби відіграють важливу роль як розкладачі та переробники, що дає можливість членам інших царств забезпечуватись поживними речовинами та жити.

Харчування

Як і тварини, гриби є гетеротрофами; вони використовують складні органічні сполуки як джерело вуглецю, а не фіксують вуглекислий газ з атмосфери, як це роблять деякі бактерії та більшість рослин. Крім того, гриби не фіксують азот з атмосфери. Як і тварини, вони повинні отримувати його зі свого раціону. Однак, на відміну від більшості тварин, які поглинають їжу, а потім перетравлюють її внутрішньо в спеціалізованих органах, гриби виконують ці дії в зворотному порядку; травлення передує прийому. По-перше, екзоферменти транспортуються з гіф, де вони переробляють поживні речовини в навколишньому середовищі. Потім менші молекули, утворені цим зовнішнім травленням, поглинаються через велику поверхню міцелію. Як і в клітинах тварин, полісахаридом, що зберігається, є глікоген, а не крохмаль, як це міститься в рослинах.

Гриби в основному сапронди (також відомий як сапрофіти): організми, які отримують поживні речовини із органічних речовин, що розкладаються. Вони отримують свої поживні речовини з мертвих або розкладаються органічних речовин: головним чином рослинної сировини. Екзоферменти грибів здатні розщеплювати нерозчинні полісахариди, такі як целюлоза та лігнін мертвої деревини, до легко засвоюваних молекул глюкози. Вуглець, азот та інші елементи, таким чином, потрапляють у навколишнє середовище. Через різноманітні шляхи обміну речовин гриби виконують важливу екологічну роль і досліджуються як потенційні засоби біоремедіації. Наприклад, деякі види грибів можна використовувати для розщеплення дизельної олії та поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАУ). Інші види поглинають важкі метали, такі як кадмій та свинець.

Деякі гриби паразитують, заражаючи рослини або тварин. Хвороба сажки та голландського в’яза вражає рослини, тоді як стопа атлетів та кандидоз (молочниця) є медично важливими грибковими інфекціями у людей. У середовищах, бідних азотом, деякі гриби вдаються до хижацтва нематод (дрібних несегментованих аскарид). Види грибів Arthrobotrys мають ряд механізмів уловлювання нематод. Один із механізмів включає звужуючі кільця в мережі гіф. Кільця набрякають, торкаючись нематоди, міцно стискаючи її. Гриб проникає в тканину хробака, розширюючи спеціалізовані гіфи, які називаються гаусторія. Багато паразитичних грибів мають гаусторію, оскільки ці структури проникають в тканини хазяїна, вивільняють травні ферменти в організмі хазяїна і поглинають перетравлені поживні речовини.