Biology 2e
On 26 września, 2021 by adminLearning Objectives
By the end of this section, you will be able to do the following:
- Opisać znaczenie grzybów dla równowagi środowiska
- Podsumować rolę grzybów w rolnictwie oraz w przygotowywaniu żywności i napojów
- Opisać znaczenie m.in. Opisać znaczenie grzybów w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym
- Przedstawić rolę grzybów jako organizmów modelowych
Chociaż często myślimy o grzybach jako o organizmach wywołujących choroby i gnijących żywność, są one niezwykle ważne dla ludzkiego życia na wielu poziomach. Jak widzieliśmy, grzyby wpływają na dobrobyt populacji ludzkich na dużą skalę, ponieważ są one częścią cyklu składników odżywczych w ekosystemach. Pełnią one również inne funkcje w ekosystemach. Jako patogeny zwierząt, grzyby pomagają kontrolować populację szkodników. Grzyby te są bardzo specyficzne dla owadów, które atakują, i nie zarażają zwierząt ani roślin. Grzyby są obecnie badane jako potencjalne mikrobowe insektycydy, a kilka z nich jest już na rynku. Na przykład, grzyb Beauveria bassiana jest badany jako możliwy biologiczny środek kontroli ostatnio rozprzestrzenionego szmaragdowego jesionu – chrząszcza, który żeruje na jesionach. Został on wypuszczony w Michigan, Illinois, Indianie, Ohio, Wirginii Zachodniej i Maryland ((rysunek)).
Związek mikoryzowy między grzybami a korzeniami roślin jest niezbędny dla produktywności gruntów rolnych. Bez partnera grzybów w systemach korzeniowych, 80-90 procent drzew i traw nie przetrwa. Mycorrhizal inokulanty grzybów są dostępne jako zmiany gleby z ogrodnictwa sklepów dostaw i są promowane przez zwolenników rolnictwa ekologicznego.
Jemy również niektóre rodzaje grzybów. Grzyby figura wybitnie w diecie człowieka. Morele, grzyby shiitake, kurki i trufle są uważane za przysmaki ((rysunek)). Skromny grzybek łąkowy, Agaricus campestris, pojawia się w wielu potrawach. Grzyby pleśniowe z rodzaju Penicillium dojrzewają w wielu serach. Pochodzą one ze środowiska naturalnego, np. z jaskiń Roquefort we Francji, gdzie kręgi sera z mleka owczego układane są w stosy w celu wychwycenia pleśni odpowiedzialnych za niebieskie żyłki i ostry smak sera.
Fermentacja – ziaren do produkcji piwa i owoców do produkcji wina – jest starożytną sztuką, którą ludzie w większości kultur praktykują od tysiącleci. Dzikie drożdże są pozyskiwane z otoczenia i wykorzystywane do fermentacji cukrów do CO2 i alkoholu etylowego w warunkach beztlenowych. Obecnie możliwe jest zakupienie wyizolowanych szczepów dzikich drożdży z różnych regionów winiarskich. Louis Pasteur odegrał kluczową rolę w opracowaniu niezawodnego szczepu drożdży piwowarskich, Saccharomyces cerevisiae, dla francuskiego przemysłu piwowarskiego pod koniec lat 50-tych XIX wieku. Był to jeden z pierwszych przykładów opatentowania biotechnologii.
Wiele wtórnych metabolitów grzybów ma duże znaczenie handlowe. Antybiotyki są naturalnie wytwarzane przez grzyby w celu zabicia lub zahamowania wzrostu bakterii, ograniczając ich konkurencję w środowisku naturalnym. Ważne antybiotyki, takie jak penicyliny i cefalosporyny, są izolowane z grzybów. Cenne leki wyizolowane z grzybów to m.in. lek immunosupresyjny cyklosporyna (zmniejszający ryzyko odrzucenia przeszczepu po transplantacji narządów), prekursory hormonów steroidowych oraz alkaloidy sporyszu stosowane do tamowania krwawienia. Psilocybina jest związkiem występującym w grzybach takich jak Psilocybe semilanceata i Gymnopilus junonius, które były wykorzystywane do ich właściwości halucynogennych przez różne kultury od tysięcy lat.
Jako proste organizmy eukariotyczne, grzyby są ważnymi modelowymi organizmami badawczymi. Wiele postępów w nowoczesnej genetyce zostało osiągniętych dzięki wykorzystaniu czerwonej pleśni Neurospora crassa. Ponadto, wiele ważnych genów pierwotnie odkrytych w S. cerevisiae posłużyło jako punkt wyjścia do odkrycia analogicznych genów ludzkich. Jako organizm eukariotyczny, komórka drożdży produkuje i modyfikuje białka w sposób podobny do komórek ludzkich, w przeciwieństwie do bakterii Escherichia coli, której brakuje wewnętrznych struktur błonowych i enzymów do znakowania białek w celu ich eksportu. To sprawia, że drożdże są znacznie lepszym organizmem do wykorzystania w eksperymentach z technologią rekombinacji DNA. Podobnie jak bakterie, drożdże rosną łatwo w kulturze, mają krótki czas generacji i są podatne na modyfikacje genetyczne.
Podsumowanie
Grzyby są ważne dla codziennego życia człowieka. Grzyby są ważnymi dekomponentami w większości ekosystemów. Grzyby mikoryzowe są niezbędne dla wzrostu większości roślin. Grzyby, jako żywność, odgrywają rolę w żywieniu człowieka w postaci grzybów, a także jako czynniki fermentacji w produkcji chleba, serów, napojów alkoholowych i wielu innych preparatów spożywczych. Wtórne metabolity grzybów są wykorzystywane jako leki, takie jak antybiotyki i antykoagulanty. Grzyby są organizmami modelowymi w badaniach nad genetyką i metabolizmem eukariotów.
Pytania poglądowe
Drożdże są beztlenowcami fakultatywnymi. Oznacza to, że fermentacja alkoholowa zachodzi tylko wtedy, gdy:
- temperatura jest bliska 37°C
- atmosfera nie zawiera tlenu
- do komórek dostarczany jest cukier
- do komórek dostarczane jest światło
B
Przewaga komórek drożdży nad komórkami bakteryjnymi do ekspresji białek ludzkich polega na tym, że:
- komórki drożdży rosną szybciej
- komórki drożdży są łatwiejsze do manipulowania genetycznego
- komórki drożdży są eukariotyczne i modyfikują białka podobnie do komórek ludzkich
- komórki drożdży są łatwo lizowane w celu oczyszczenia białek
C
Dlaczego insektycydy grzybowe są atrakcyjną alternatywą dla pestycydów chemicznych w uprawie roślin spożywczych?
- Zjedzenie przez człowieka insektycydów grzybowych nie spowoduje zachorowania, ale spożycie pestycydów chemicznych może być szkodliwe dla ludzi.
- Pojedynczy insektycyd grzybowy zabije większą różnorodność owadów niż pestycyd chemiczny.
- Insektycydy grzybowe mogą wyeliminować zarówno szkodliwe owady, jak i patogeny roślin, podczas gdy pestycydy chemiczne zabijają tylko owady.
- Grzybowe środki owadobójcze będą rozkładać umierające rośliny, zwiększając zawartość azotu w glebie, podczas gdy pestycydy chemiczne nie są rozkładaczami.
A
Pytania do krytycznego myślenia
Historycznie, chleby rzemieślnicze były produkowane przez przechwytywanie dzikich drożdży z powietrza. Przed opracowaniem nowoczesnych szczepów drożdży, produkcja chleba rzemieślniczego była długa i pracochłonna, ponieważ wiele partii ciasta kończyło się wyrzuceniem. Czy może Pan wyjaśnić ten fakt?
Ciasto jest często zanieczyszczone toksycznymi zarodnikami, które unoszą się w powietrzu. Jednym z osiągnięć Ludwika Pasteura było oczyszczenie niezawodnych szczepów drożdży piekarskich, aby konsekwentnie produkować chleb.
Jak potraktowanie obszaru lasu środkiem grzybobójczym o szerokim spektrum działania zmieniłoby cykle węgla i azotu na tym obszarze?
Grzyby są ważnymi rozkładowcami w ekosystemach, zapewniając, że martwe rośliny i zwierzęta są rozkładane na mniejsze cząsteczki, które mogą być wykorzystane przez innych członków ekosystemu. Bez grzybów, rozkładająca się materia organiczna gromadziłaby się w lesie.
W cyklu węglowym, grzyby rozkładają materię organiczną na małe związki zawierające węgiel. Proces ten uwalnia dwutlenek węgla z powrotem do powietrza dla roślin do wykorzystania podczas etapów wiązania węgla w fotosyntezie.
W cyklu azotowym, rozkład przez grzyby również uwalnia azot do wykorzystania przez organizmy żywe. W tym cyklu, azot jest uwalniany ze związków organicznych w postaci amoniaku.
.
Dodaj komentarz