Грибы. Лишайники

Грибы — отдельное царство живых организмов. Эукариоты: есть ядро и мембранные органоиды. Гетеротрофы: питаются готовыми органическими веществами и не проводят фотосинтез. Клеточная стенка из хитина — как у насекомых, а не целлюлозы как у растений. Тело — мицелий (грибница): разветвлённые нити-гифы. Запасной углевод — гликоген, как у животных, а не крахмал как у растений. Размножение: вегетативное (частями мицелия), бесполое (спорами), половое. Внимание! Грибы не являются ни растениями, ни животными — это отдельное царство.

Грибы питаются только путём всасывания — осмотрофное питание. Ферменты выделяются во внешнюю среду, расщепляют органические вещества, и продукты переваривания всасываются через стенки гиф. По способу питания грибы делятся на три группы. Первое — сапрофиты: питаются мёртвым органическим веществом; примеры: шляпочные грибы, плесень, дрожжи. Второе — паразиты: питаются за счёт живого хозяина; примеры: трутовик (паразитирует на деревьях), головня и спорынья (паразиты злаков). Третье — симбионты: живут во взаимовыгодном союзе с другим организмом; примеры: микориза (симбиоз гриба с корнями растений), лишайники.

Микориза — симбиоз грибов с корнями растений. Гифы гриба проникают в корни растения или оплетают их снаружи. Гриб получает от растения органические вещества (углеводы). Растение получает от гриба воду и минеральные соли: гифы работают как дополнительные корневые волоски, многократно увеличивая площадь всасывания. Микориза характерна для большинства деревьев: сосны, берёзы, дуба. Внимание! Многие шляпочные грибы не растут без «своего» дерева: белый гриб — с берёзой и сосной; подберёзовик — с берёзой; подосиновик — с осиной. Именно поэтому грибы трудно выращивать в искусственных условиях.

Шляпочный гриб состоит из двух частей. Первое — плодовое тело: шляпка и ножка; именно его мы видим и собираем в лесу; состоит из плотно переплетённых гиф; в шляпке находятся органы спорообразования. Второе — мицелий (грибница): нити-гифы, пронизывающие почву или субстрат; основная часть гриба; остаётся в земле при сборе плодовых тел. По строению нижней поверхности шляпки различают: трубчатые грибы — нижняя поверхность состоит из трубочек; примеры: белый гриб, подберёзовик, маслёнок. Пластинчатые грибы — нижняя поверхность из пластинок; примеры: сыроежка, лисичка, мухомор, бледная поганка. Внимание! Бледная поганка — смертельно ядовитый пластинчатый гриб; противоядия не существует.

Плесневые грибы — микроскопические грибы, образующие мицелий на поверхности субстрата. Пеницилл — сине-зелёная плесень: из него получают пенициллин — первый антибиотик, открытый Александром Флемингом в 1928 году. Аспергилл — чёрная плесень: разрушает продукты; используется в производстве лимонной кислоты. Мукор — серо-белая плесень на хлебе. Значение плесневых грибов: производство антибиотиков; производство органических кислот; разложение органического мусора. Внимание! Плесень на продуктах питания опасна: грибы выделяют микотоксины — яды, устойчивые к тепловой обработке. Нельзя срезать заплесневевший участок и есть остаток: токсины пропитывают весь продукт.

Дрожжи — одноклеточные грибы, утратившие мицелиальную структуру. Размножаются почкованием. Основной тип обмена при недостатке кислорода — спиртовое брожение: глюкоза превращается в этиловый спирт и углекислый газ с образованием двух молекул АТФ. При наличии кислорода дрожжи дышат аэробно. Использование в промышленности: первое — хлебопечение: разрыхление теста пузырьками углекислого газа; второе — виноделие и пивоварение: образование спирта; третье — производство биоэтанола. Saccharomyces cerevisiae (сахаромицес церевизие) — пекарские дрожжи; геном этих дрожжей был одним из первых секвенированных у эукариот; важный объект биохимических и генетических исследований.

Тело большинства грибов — мицелий: разветвлённые гифы диаметром 5–10 мкм. У низших грибов мицелий не разделён перегородками (несептированный); у высших грибов — разделён перегородками (септированный). Рост мицелия апикальный — только на кончиках гиф. Размножение. Вегетативное: частями мицелия; у дрожжей — почкованием. Бесполое: спорами; споры образуются в спорангиях или на конидиеносцах; распространяются воздухом. Половое: слияние специализированных клеток с образованием зиготы → мейоз → половые споры. У шляпочных грибов основная часть жизненного цикла — гаплоидный мицелий; перед образованием плодового тела формируется дикарионтный мицелий (два ядра в клетке без слияния).

Пищевое значение: съедобные шляпочные грибы богаты белком, витаминами и минералами; дрожжи используются в хлебопечении и производстве алкоголя. Медицинское значение: пенициллин (из Penicillium notatum, пеницилиум нотатум) — первый клинически применённый антибиотик; циклоспорин — иммунодепрессант для трансплантации органов. Производство продуктов питания: производство сыра (Penicillium roqueforti, пеницилиум рокефорти; camemberti, камамберти); ферментация соевых продуктов. Экологическое значение: грибы-редуценты разлагают мёртвую органику, участвуя в круговороте веществ; почвообразование. Вред: болезни растений: фитофтора (картофель и томаты), мучнистая роса, спорынья; болезни человека: кандидоз, стригущий лишай, онихомикоз.

Лишайники — симбиотические организмы: состоят из гриба-микобионта и водоросли-фотобионта (или цианобактерии). Гриб составляет основную часть слоевища; водоросль или цианобактерия расположена во внутреннем слое. Взаимодействие: гриб обеспечивает водоросль водой и минеральными солями, защищает от высыхания; водоросль обеспечивает гриб органическими веществами через фотосинтез. По форме слоевища: накипные — корочка на камне или коре; листоватые — пластинки, крепятся ризинами; кустистые — ветвистые, вертикальные или свисающие. Лишайники растут очень медленно — один-пять миллиметров в год. Ягель (олений мох) — кустистый лишайник; основной корм северных оленей.

Лишайники крайне чувствительны к загрязнению атмосферного воздуха, особенно к диоксиду серы. При загрязнении воздуха лишайники первыми исчезают из городов. По видовому разнообразию лишайников судят о качестве воздуха: если лишайников нет — воздух сильно загрязнён; если есть только накипные — загрязнение умеренное; если есть листоватые и кустистые — воздух чистый. Метод оценки качества воздуха по лишайникам называется лихеноиндикацией. В крупных городах лишайников почти не встретишь. Восстановление популяций лишайников после загрязнения занимает десятилетия из-за крайне медленного роста.

Лишайники — первые организмы, заселяющие голые скалы и другие субстраты, непригодные для большинства живых существ. Механизм освоения скал: лишайники выделяют органические кислоты, которые медленно разрушают горную породу; разрушенный минеральный субстрат смешивается с отмершими остатками лишайников → первичная почва. На подготовленную почву приходят мхи, затем травянистые растения. Лишайники — важный этап первичной экологической сукцессии. Устойчивость лишайников к экстремальным условиям: переносят замораживание до минус 70 градусов и нагрев до плюс 60–70 градусов; выживают в условиях сильного ультрафиолетового облучения; лишайники с Земли выжили в открытом космосе (эксперимент на МКС).

Антибиотики — вещества, подавляющие рост или убивающие микроорганизмы. Большинство природных антибиотиков — продукты грибов и бактерий. Пенициллин: открыт Александром Флемингом в 1928 году; первый клинически применённый антибиотик; блокирует синтез клеточной стенки бактерий. Стрептомицин: из бактерии Streptomyces griseus (стрептомицес гризеус); против туберкулёза. Цефалоспорины: из гриба; также блокируют синтез клеточной стенки. Механизм действия антибиотиков: подавление синтеза клеточной стенки; нарушение синтеза белка на рибосомах; нарушение репликации ДНК; нарушение целостности мембраны. Внимание! Антибиотики не действуют на вирусы — они лечат только бактериальные инфекции. Бесконтрольный приём антибиотиков ведёт к развитию устойчивости бактерий.

Сравнение с растениями. Клеточная стенка грибов содержит хитин; у растений — целлюлоза. Грибы гетеротрофны; растения автотрофны. Запасное вещество грибов — гликоген; у растений — крахмал. Грибы не содержат хлорофилла. Сравнение с животными. Оба царства гетеротрофны, оба запасают гликоген, оба имеют хитин в различных структурах. Грибы питаются путём всасывания (абсорбтрофно); животные поглощают пищу (голозойное питание). Грибы неподвижны; животные подвижны. Грибы размножаются преимущественно спорами; животные — половым размножением. Итог: по биохимическим признакам грибы ближе к животным, чем к растениям. Именно поэтому противогрибковые препараты для лечения микозов у человека должны избирательно поражать грибы, не причиняя вреда клеткам хозяина, что технически сложно.

Внимание! Первая ошибка — относить грибы к растениям. Грибы — отдельное царство; они гетеротрофны; клеточная стенка из хитина; запасают гликоген, а не крахмал. Вторая ошибка — считать, что мицелий несущественен, а гриб — это только шляпка и ножка. На самом деле плодовое тело — орган размножения; основная масса гриба — мицелий в почве. Третья ошибка — думать, что лишайник — это вид гриба. Лишайник — симбиотический организм из гриба и водоросли или цианобактерии; его нельзя отнести ни к одному из партнёров по отдельности. Четвёртая ошибка — считать, что антибиотики действуют на вирусы. Антибиотики — только против бактерий; вирусные инфекции лечат антивирусными препаратами и профилактируют вакцинами.