Poměrně podrobné informace o organismech, které nás zajímají, podávají učebnice na téma "biologie" (6. ročník). Obecná charakteristika hub je však tématem na celé knihy a vědecké práce. A to není překvapivé - je velmi zajímavé je studovat.
Houby, jejichž obecná charakteristika je uvedena v tomto článku podle ekologických a trofických ukazatelů, jsou heterotrofní eukaryota s výhradně osmotrofním typem výživy. Tato definice je jasně odlišuje od ostatních organismů v prostoru obsazeném biotou. Obecná charakteristika hub naznačuje, že je to osmotrofický způsob výživy, který určuje jejich morfologické, fyziologické a biochemické vlastnosti.
Vegetativní tělo hub
Vegetativním tělem většiny hub je vysoce rozvětvené vlákno (hyfy) s neomezeným růstem, jehož celek je tzv.mycelium nebo mycelium. Obvykle je mycelium zcela ponořeno v substrátu (půda, rostlinná tkáň, zvířecí trus, rostlinné zbytky atd.) a takové vlastnosti jeho struktury umožňují celému tělu extrahovat z něj živiny na maximum pomocí exoosmózy.
Organické látky v uvedených substrátech jsou převážně ve formě vysokomolekulárních polymerů (proteiny, polysacharidy, nukleové kyseliny), které neprocházejí buněčnými membránami. Proto houby, jejichž obecná charakteristika nás zajímá, vylučují do substrátu enzymy depolymerázy, které štěpí polymery na oligo- a monomery, které mohou být transportovány do buněk. Pokud se u zvířat trávicí enzymy vylučují uvnitř střeva, pak se u hub vylučují ven a pak lze houbové hyfy přirovnat ke střevu obrácenému naruby.
reprodukce hub
Úplné ponoření mycelia do substrátu omezuje možnost jejich usazení v prostoru. Jejich rozmnožovací orgány proto vyčnívají na povrch substrátu nebo se nad ním vypínají, aby se šířily ve vzduchu nebo (pokud je substrát ve vodě) ve vodním prostředí. U mnoha hub (makromycety) jsou výtrusné orgány velké, dobře viditelné pouhým okem (kloboučkovité houby vyrůstající nad půdu nebo troudy rostoucí na stromě). Jiné houby (mikromycety) mají malé sporulační orgány, jejich strukturu lze vidět pouze pod mikroskopem, ale s hromadným vývojem tvoří barevné plaky v podobě plísní na různých substrátech.
Dvě království hub
Fylogenetické konstrukce ukazují, že ekomorf "houby" není homogenní monofyletickou skupinou, ale je rozdělen do dvou kmenů (říší). Většina, nazývaná „pravé houby“(eumycetes), jsou monofyletické a tvoří skutečné království hub (Houby). Menší část, nazývaná "organismy podobné houbám" (pseudomycetes), je spolu s některými řasami zahrnuta do říše Stramenopila, ve které je seskupena do dvou divizí - Oomycota (oomycety) a Labyrinthulomycota (síťované slizovce). Na základě tohoto rozdělení je postavena obecná charakteristika hub. Kloboukové houby, jak vidíte, jsou pouze částí jejich odrůdy.
Primární a sekundární metabolity
Všechny metabolity jsou podmíněně rozděleny na primární a sekundární. Primární metabolity jsou nezbytné pro růst organismu a jsou nenahraditelné. Jsou to nukleové kyseliny, bílkoviny, sacharidy, koenzymy, lipidy atd. Z nich se budují buněčné organely - jádra, mitochondrie, ribozomy, buněčné stěny a membránové struktury, které houby mají. Obecnou charakteristikou primárních metabolitů je, že jejich usazeniny jsou buňkou využívány jako zdroje výživy a energie. Sekundární metabolity jsou nezbytné pro adaptaci organismu na životní podmínky. U některých druhů se mohou vyskytovat a u jiných chybět. Na rozdíl od primárních metabolitů jsou sekundární metabolity obvykle nízkomolekulárními sloučeninami.
Proteiny
Strukturní proteiny jsou součástí buněčné stěny, membránových struktur,chromozomy, z nichž jsou vybudovány prvky cytoskeletu – mikrotubuly a mikrofilamenta. Enzymatické proteiny zajišťují všechny intracelulární procesy a interakci s prostředím.
Sacharidy
Strukturní polymerní sacharidy jsou základem buněčné stěny, kterou mají houby. Obecná charakteristika těchto sacharidů z hlediska chemického složení nám umožňuje rozdělit je do tří skupin: glukóza, ostatní monosacharidy a sacharidy kovalentně vázané na peptidy (glykoproteiny).
Glukózové polymery jsou glukany, chitiny a celulóza. Glukany jsou lineární nebo rozvětvené řetězce molekul glukózy. Tvoří vnější vrstvu buněčné stěny většiny hub. V molekulách chitinu jsou glukózové zbytky připojeny k aminoskupinám (aminovány), na které jsou zase připojeny (acetylovány) zbytky kyseliny octové. Molekuly "zesíťované" navzájem rozvětvenými molekulami jiných polysacharidů tvoří pevný rám buněčné stěny. Celulóza byla nalezena ve všech studovaných oomycetech, ve kterých tvoří asi 10 % hmoty buněčné stěny. Dlouho se věřilo, že ho pravé houby postrádají, ale nyní byla jeho přítomnost prokázána ve stěně některých askomycet (rod Ophiostoma).
Polymery jiných monosacharidů (manóza, galaktóza atd.), nazývané u vyšších rostlin hemicelulóza, se nenacházejí ve všech skupinách hub. V buněčných stěnách kvasinek je zvláště mnoho manózových polymerů – mananů. Toto složení stěny zjevně zajišťuje pučení lépe než glukan.
Konečně, obecná charakteristika hub můžebýt doplněny tím, že jejich buněčné stěny, stejně jako rostliny, obsahují mnoho polysacharidů spojených s molekulami bílkovin – peptidoglukany, mananoproteiny atd. Tvoří střední vrstvu vícevrstvé buněčné stěny a hrají důležitou roli jak při zachování strukturální integrity buněk a ve svých výměnných procesech s okolím.
Rezervujte sacharidy
Tento článek poskytuje poměrně podrobný obecný popis hub. 6. ročník školy je obdobím, kdy se s těmito organismy poprvé podrobně seznamujeme v hodinách biologie. Nabízíme prohloubení znalostí a jejich podrobnější studium. Přejděme k popisu rezervních sacharidů.
Houby nenašly hlavní rezervní polysacharid obsažený ve vyšších rostlinách a mnoha řasách – škrob. Glukóza v eumycetách je uložena jako glukan, blízko glykogenu živočišného škrobu. Kromě glukanů mají houby i další zásobní sacharidy, z nichž některé jsou jedinečné pro říši hub. Je to především disacharid trehalóza. Po dlouhou dobu se trehalóza vyskytovala pouze v houbách, a proto dostala své druhé jméno - mykóza. Nyní se také vyskytuje v některých vyšších rostlinách jako minoritní sloučenina. Trehalóza hraje důležitou roli v adaptaci buněk hub na stres a regulaci osmotických procesů. Buňky hub také obsahují cukerné alkoholy - mannitol, sorbitol, xylitol atd.
Lipidy
Důležité jsou lipidy (estery glycerolu s alifatickými monokarboxylovými kyselinami s přímým řetězcem)rezervní produkty, ukládají se v buňce ve formě kapiček tuku. Houby se vyznačují vysokým obsahem polynenasycených (mají několik dvojných vazeb v alifatickém řetězci) mastných kyselin, jako je linolenová - se třemi a arachidonová - se čtyřmi dvojnými vazbami. Ve formě fosfolipidů (étericky vázaných na kyselinu fosforečnou) jsou lipidy hlavními složkami buněčných membrán. Důležitou roli při tvorbě membránových struktur hrají také sterol lipoidy, které dodávají membráně pevnost. Na rozdíl od živočišného cholesterolu, který má v molekule 27 atomů uhlíku (C-27), a rostlinných fytosterolů (C-29), hlavním houbovým sterolem je ergosterol (C-28).
Sekundární metabolity: pigmenty
Houby neobsahují fotosyntetické pigmenty, ale produkují velké množství sloučenin, které barví mycelium, rozmnožovací orgány nebo substrát. Podle chemické povahy je většina pigmentů terpenoidy (karotenoidy) nebo aromatické sloučeniny. Plní různé funkce. Takže oranžové deriváty karotenu indukují průběh pohlavního procesu u mucorových hub; tmavě zelené a černé fenolické pigmenty aspergillus se ukládají pouze ve sporonosném aparátu, který se na rozdíl od substrátového mycelia tvoří na vzduchu, a ve sporách na ochranu před ultrafialovým světlem; tmavě zbarvený melanin se ukládá v buněčných stěnách a zvyšuje jejich pevnost.
Toxiny a antibiotika
Mnoho hub produkuje sloučeniny, které jsou toxické pro jiné organismy, kteréje často zaznamenán při sestavování obecného popisu hub (učebnice pro 6. ročník nebo učebnice pro VŠ). Látky toxické pro mikroorganismy se nazývají antibiotika, toxické pro rostliny – fytotoxiny, toxické pro zvířata a člověka – mykotoxiny. Některé metabolity hub, které jsou toxické pro různé skupiny organismů (mikroorganismy a rostliny, rostliny a zvířata), mají komplexní účinek. Antibiotika jsou syntetizována mnoha houbami žijícími v půdě, které musí soutěžit o živné substráty s jinými mikroorganismy. Jejich chemická povaha a mechanismus účinku jsou různorodé. Antibiotika peniciliny a cefalosporiny tedy inhibují syntézu buněčné stěny u bakterií, trichotheciny - syntézu proteinů v eukaryotických mikroorganismech, griseofulvin - mitóza.
Fytotoxiny a mitotoxiny
Fytotoxiny vylučované houbami do tkáně infikované rostliny způsobují smrt rostlinných buněk, které se pak stávají snadnou kořistí pro parazita. Toxiny inhibují enzymatické procesy v buňkách infikovaných rostlin (např. tentoxin houby Alternaria inhibuje fotosyntetickou fosforylaci), působí silně membranotropně a ovlivňují transport látek přes membrány, transmembránový transport iontů (kyselina fusarová, fusicoccin aj.).).
Mykotoxiny se dělí do dvou skupin – toxiny mikroskopických hub (mikromycety) a toxiny makromycetových hub s velkými plodnicemi. První z nich jsou zvláště nebezpečné u hub, které infikují rostlinyprodukty používané pro potraviny. Například námelová sklerocia hromadí alkaloidy (heterocykly obsahující dusík), což jsou nervové jedy. Při pečení se neničí, proto je chléb upečený z mouky s příměsí mletých sklerocií extrémně nebezpečný. Jeho použití může způsobit vážné otravy, často smrtelné. Dalším obilným parazitem je původce klasových fuzárií. Jedná se o houbu Fusarium, která do zrna uvolňuje terpenoidní toxiny, které také způsobují vážné otravy (chléb upečený z mouky infikované Fusarium se lidově nazýval „opilý chléb“, protože způsoboval závratě, zvracení a další příznaky připomínající těžkou otravu alkoholem).
Jídelní houby
V současné době nashromáždila věda biologie poměrně hodně informací o jejich výživě. Obecná charakteristika hub z tohoto pohledu je následující. Výživa většiny hub probíhá na úkor rostlin, proto mají aktivní enzymy, které rozkládají strukturní a zásobní polysacharidy v živých rostlinách a rostlinných zbytcích. Jedná se o pektinázy štěpící kyselinu polygalakturonovou (pektin) na nízkomolekulární oligogalakturonidy, xylanázy, celobiázy a celulózy štěpící celulózu a hemicelulózu – hlavní sacharidové složky stěny rostlinné buňky, amylázu, která rozkládá škrob atd. Druhá složka rostlinných buněk po celulóze na hmotnost je lignin, což je trojrozměrný polymer aromatických kruhů. Zvláště hodně v lignifikovaných buňkách. Lignin je nejtrvalejší rostlinný polymer a pouze houby (hlavně dřevokazné houby troud) mají enzymy lignasy, které jej rozkládají. Parazitické houby, které ovlivňují kůži zvířat a lidí (kůže, vlasy, peří), vylučují enzymy, které ničí keratinový protein, ze kterého jsou vytvořeny.
Většina vyjmenovaných enzymů je buňkami syntetizována nikoli neustále za účelem úspory energie, ale pouze v přítomnosti odpovídající látky v prostředí (například pokud v prostředí není pektin, pak pektináza není syntetizován). Nejsou konstitutivní, ale podléhají substrátové indukci. Navíc se netvoří, pokud médium obsahuje směs živin s příznivějšími sloučeninami energetického metabolismu (katabolity). Například konečným produktem destrukce většiny polysacharidů je glukóza, proto v prostředí, které kromě pektinu nebo celulózy obsahuje glukózu, nevznikají pektinázy a celulázy. Je stěží vhodné provádět složité chemické procesy k získání glukózy, pokud je již přítomna v růstovém médiu. Toto nařízení se nazývá katabolitní represe.
Asexuální rozmnožování
Pokračujeme v odhalování takového tématu, jako je "Obecné vlastnosti hub", stručně popíšeme rysy reprodukce. Nepohlavní rozmnožování v těchto organismech může být prováděno mobilními a nepohyblivými sporami. Zoospory jsou tvořeny malým počtem hub, vodních i suchozemských, u kterých jsou jasně vysledovány genetické vztahy s vodními. Struktura bičíků v zoosporách oomycet a hyfychytrie je podobná struktuře popsané u ochrofytů.řasy a chytridiomycety budou brány v úvahu při popisu této skupiny. Většina druhů hub se množí nepohyblivými výtrusy, což naznačuje jejich velmi dlouhý dopad na pevninu. Spory mohou vznikat endogenně ve sporangiích (sporangiospory) nebo exogenně (konidie). Endogenní výtrusy se uvolňují až po zničení sporangia, ke kterému obvykle dochází při navlhčení. Obvykle se ve výtrusnicích tvoří velké množství (tisíce) výtrusů, některé druhy však tvoří malá výtrusnice (sporangioles), ve kterých je jen málo výtrusů (někdy jedna). V druhém případě se membrány sporangioli a spory mohou sloučit a pak endogenní spora funguje jako exogenní. To naznačuje primární výskyt endogenních spor, které byly předchůdci exogenních spor.
Sexuální reprodukce
Nejběžnějším a nejjednodušším typem pohlavního procesu je splynutí dvou vegetativních buněk, které nejsou diferencované na gamety, nazývané somatogamie. Podobný typ sexuálního procesu je charakteristický pro kvasinky askomycet, mnoho bazidiomycet a další houby. Někdy probíhá i bez buněčné fúze, prosté splynutí jader uvnitř buňky. Složitějšímu sexuálnímu procesu předchází oddělení partnerských myceliálních míst (gametangia), která následně splývají. Takový sexuální proces, gametangiogamie, je charakteristický pro mnoho zygo- a ascomycetes. Konečně houby mají gametogamii společnou i pro jiné eukaryotické organismy, tzn. fúze specializovaných gamet.
Klasická izo- a heterogamie charakteristická pro řasy,se nacházejí pouze v nižších houbách - chytridiomycetech. Klasická oogamie v houbách vůbec neexistuje. Dokonce i oomycety, tak pojmenované kvůli jejich oogamii, nemají samčí gamety (spermie nebo spermie) a vajíčka v oogoniu postrádají vlastní buněčnou stěnu a nazývají se oosféry. Některé druhy vačnatců mají oogonium (ale bez samičích vaječných gamet, tj. představujících gametangii), ale žádné antheridium, takže k oplození dochází vegetativní hyfou. Jiné ascomycetes a basidiomycete rzi mají samčí gamety - spermie, ale postrádají samičí gamety a někdy gametangia (spermatogamie). U některých druhů mají spermie dvojí funkce – samčí gamety a nepohlavní spory (konidie).
Závěr
Obecné vlastnosti hub: výživa a dýchání, rozmnožování spór – to vše velmi zajímá milovníky přírody. Jde přece o jedinečné organismy, které nepatří ani rostlinám, ani zvířatům. Po otevření tématu "Obecná charakteristika hub" (7. ročník) v učebnici zjistíte, že tvoří samostatné království. Další říše jsou zvířata, rostliny, viry a bakterie. Téma "Obecná charakteristika a význam hub", uvedené ve školních učebnicích a v tomto článku, je o nich pouze základní informací. Byly o nich napsány celé knihy, takže je můžete studovat velmi dlouho. Jedním z nejzajímavějších témat je podle nás obecná charakteristika plísňových hub. Plíseň je jednou znejstarší druh živých organismů na Zemi. Objevil se před 200 miliony let a v moderních podmínkách se cítí skvěle. Otevřete sekci libovolné školní učebnice "Království hub. Obecná charakteristika" (6. ročník) a najdete o ní podrobnější informace.
