В каких грибах содержится пенициллин
Пеницилл – представитель семейства Трихокомовые. Это плесневой вид грибов. Пеницилл является источником первого антибиотика пенициллина, который изобрел Александр Флеминг.
Латинское название гриба – Penicillium.
Описание пеницилла.
Чаще всего этот гриб можно заметить в виде голубого или зеленого налета на различных субстанциях, к примеру, на растительных. Гриб пеницилл внешне схож с аспергиллом, который тоже является плесневым грибом.
Вегетативный мицелий прозрачный, ветвящийся, состоящий из большого количества клеток. Грибница у пеницилла многоклеточная. Гифы могут находиться на поверхности субстрата или быть погруженными в него.
От гиф отходят приподнимающиеся конидиеносцы. Данные образования образуют кисточки, а на них формируются одноклеточные цепочки спор – конидии. Кисточки бывают различных видов: несимметричные, одноярусные, двухъярусные и трехъярусные. У определенных видов пеницилла из конидий формируются пучки, которые называются коремии. Размножаются эти грибы при помощи спор.
Места образования пеницилла.
Среда обитания пеницилла – почва. Эти грибы принимают участие в разложении тканей не только растительных, но и животных организмов. Этот плесневой гриб развивается на продуктах питания. В результате его жизнедеятельности продукты портятся.
Питание пеницилла происходит за счет всасывания органических готовых веществ, поэтому он является грибом-паразитом.
Открытие пеницилла.
Военный врач по имени Эрнест Дюшен в 1897 году в Лионе заметил, как арабские конюхи используют плесень с сырых седел, обрабатывая ею раны на спинах лошадей, которые они получают в результате трения.
Дюшен исследовал эту плесень и провел испытания на морских свинках, в ходе которых выяснил, что она активна против бактерии Escherichia coli. Так впервые было проведено клиническое испытание вещества, которое в дальнейшем получило известность во всем мире под названием пенициллин.
Доктор свои исследования изложил в докторской диссертации и собирался продолжить работу в этом направлении, но парижский Институт Пастера не подтвердил получение документа, видимо из-за юного возраста Дюшена, которому было всего 23 года. Заслуженная слава постигла открывателя только после его смерти. Это произошло в 1949 году, спустя 4 года, как Александр Флеминг получил Нобелевскую премию за открытие антибиотического эффекта пеницилла.
Как произошел термин.
Термин «пеницилл» в 1929 году придумал Флеминг. Ученый заметил антибактериальные свойства плесени, которой он дал название — Penicillium rubrum. Но оказалось, что данное определение неверное. Спустя много лет Чарльз Том провел корректировку его исследований и назвал гриб правильно — Penicillum notatum. Изначально данную плесень называли Penicillium, потому что ее спороносные лапки под микроскопом имели вид крошечных кисточек.
Применение пеницилла.
Для людей эти грибы, несомненно, полезны, так как они вырабатывают ферменты и антибиотики. Их применяют в фармацевтике и пищевой промышленности. Препарат пенициллин изготавливают в несколько этапов. Вначале размножают на питательных средах культуру гриба, добавляя кукурузный экстракт. Затем происходит выращивание пенициллина в особенных культуральных жидкостях. После этого его обрабатывают органическими растворителями и получают конечный продукт – калиевую или натриевую соль пенициллина.
А плесневые грибы Penicillium Roquefort и Penicillium camemberti широко используются в сыроварении. С их помощью производят «мраморные сыры», например, «Стилтош», «Рокфор», «Горнцгола». Эти сыры имеют рыхлую структуру и характерный запах. Культуру пеницилла применяют на одном из этапов изготовления сыра. К примеру, в процессе варения сыра «Рокфор» применяется штамм гриба Penicillium Roquefort. Этот гриб развивается в твороге. Он хорошо переносит небольшую концентрацию кислорода, он устойчив к содержанию кислот и солей.
Пеницилл выделяет особые ферменты, под действием которых сыры становятся рыхлыми, масляными, приобретают особенный запах и вкус.
Пенициллы и сегодня подвергают разнообразным исследованиям, для возможности в будущем использовать их в различных отраслях хозяйства.
Источник
Плесневый гриб Пеницилл относится к сапротрофам и слабым паразитам растений. Он имеет большое значение для природы, принимая участия в утилизации органических отходов. Некоторые представители рода продуцируют пенициллин – антибиотик, убивающий или останавливающий развитие бактерий. Отдельные виды используются в производстве сыра и колбас.
Гриб Пеницилл — основные характеристики
Научная классификация
После недавних изменений в классификации к анаморфному роду Penicillium причислили грибы-телеоморфы рода Eupenicillium. На сегодня Пенициллы насчитывают 363 признанных вида.
Синонимы:
- Пенициллиум;
- Пенициллий;
- Флоккария;
- Вальсия.
Систематика:
- Домен: Eukaryota (Эукариоты).
- Царство: Fungi (Грибы).
- Подцарство: Dikarya (Высшие грибы).
- Отдел: Ascomycota (Аскомицеты).
- Подотдел: Pezizomycotina.
- Класс: Eurotiomycetes (Эуроциомицеты).
- Подкласс: Eurotiomycetidae (Эуроциомицетовые).
- Порядок: Eurotiales (Эуроциевые).
- Семейство: Aspergillaceae (Аспергилловые).
- Род: Penicillium (Пеницилл).
Описание
Название рода происходит от латинского корня penicillum , что означает «кисть художника». Аналогия вызвана особенностями грибницы – цепочками 1-,2-,3-ярусных конидий (митоспор бесполого размножения), которые напоминают метелку.
| Размер | Размеры плесени микроскопические. В среднем конидиеносцы вырастают от 70 до 500 мкм в высоту и 1,5-5 мкм в ширину. Конидии (митоспоры) – 2-5 мкм. За 1-2 недели колонии достигают 0,2-5 см в диаметре. |
| Цвет | Цвет плесени, как правило, однородный. В зависимости от вида бывает белым, кремовым, зеленым, желто-зеленым, желтым, голубым, оранжевым, красным, красно-коричневым, коричневым. Реже – черным. |
| Форма | Плодовые тела представлены нитевидными гифами вертикальной и горизонтальной ориентации, состоящие из цепочек отдельных клеток. |
| Органы спороношения | Шляпок не образуют. Вместо них в качестве плодового тела вырастают метельчатые спорангии с сумками и цепочками конидий (спор) на самом верху. Конидиеносцы имеют 4 типа ветвления: одномутовчатый, двумутовчатый, многомутовчатый и нессиметричный. |
Строение плесени сильно отличается от высших грибов – боровиков, сыроежек, сморчков и прочих. Вегетативное тело состоит из разветвленных тончайших нитей – мицелия. Их еще называют гифами. Фактически, это последовательность клеток, соединенных между собой в виде длинных цепочек.
Для размножения из гифов формируются конидиеносцы, которые тянутся кверху из субстрата. Их как раз и видно невооруженным глазом. Они разветвляются в виде метелок или кисточек, на вершине образуются неподвижные споры – конидии.
Хотя размеры отдельных гифов не превышают пол миллиметра, по мере роста плесени образуются хорошо различимые колонии. По морфологическим признакам их подразделяют на 4 типа:
- Пучковатые: пучки конидиеносцев собраны в зернистые массы. Их еще называют колонии с наличием коремий.
- С наличием мицелиальных тяжей: мицелий, поднимающийся над субстратом, состоит из сплетений гиф, несущих на себе отростки с конидиями.
- Шерстистые, они же войлочные: воздушная часть мицелия развита хорошо. От гиф ответвляются конидиеносцы.
- Бархатистые: большая часть мицелия находится в питательной среде. На поверхность выходит только пушистая (густая) масса конидиеносцев.
Среда обитания
В жарких условиях гриб не растет
В природе грибы Пенициллы встречаются повсеместно, где есть органика. Хотя наибольшее представительство отмечается в почве, встретить их можно в воде, в воздухе, в помещениях, на продуктах питания. Основной источник питания – мертвые органические части растений и животных. Плесень выделяет ферменты, расщепляющие их структуру. Этот процесс называется гниением. Но есть слабые паразиты, которые питаются соками живых организмов.
В жарких условиях, при температуре свыше 30˚C, рост большинства видов приостанавливается. Однако есть и такие, которые развиваются при 35-37˚C. Наиболее комфортно себя чувствуют в умеренном и прохладном климате с достаточным увлажнением.
Интересно! Самые опасные токсичные виды, поражающие зерновые культуры, встречаются в Скандинавских странах, Японии, Западной Канаде, Центральной Европе.
Польза и вред
Выделенный в 30-х годах пенициллин стал основой современной медицины, предвосхитив эру антибиотиков. Благодаря его открытию у врачей появилась возможность лечить смертельные бактериальные поражения, в частности – гангрены.
Ряд штаммов Penicillium и Aspergillus служат для производства биотехнологически продуцируемых ферментов и других макромолекул, таких как глюконовая, лимонная и винная кислоты. Также их применяют для получения пектиназ, липазы, амилазы, целлюлазы и протеазы.
Некоторые виды потенциально могут использоваться в биоремедиации – процессе очистки загрязненных сред. Например, в микоремедиации, благодаря их способности разрушать разнообразные ксенобиотические соединения.
Для природы в целом деятельность плесени бесценна. Грибки играют большую роль в почвообразовании, наработке гумуса и минерализации, расщепляя на составные элементы мертвую органику. Они способны разлагать даже такие прочные соединения, как целлюлозная клеточная оболочка.
С другой стороны, из-за плесени портятся миллионы тонн продуктов питания ежегодно. Одни виды, например почвенные обитатели, попадают на пищу случайно. Для других органические продукты – основной субстрат для развития грибов. По типу загрязнения их подразделяют на 3 класса:
- обитающие на свежей пище (мясе, плодах растений);
- поражающие зерновые при уборке и в процессе сушки;
- встречаются на переработанных продуктах питания.
Наибольший вред для плодов и ягод наносят виды Penicillium expansum и P. solitum. Они выступают основным источником гниения яблок, груш, земляники, манго, авокадо, винограда. Цитрусы чаще поражаются P. digitatum, P. italicum и P. ulaiense. Плесень P. brevicompactum – слабый паразит для высших грибов, картофеля и других овощей. Большой урон зерновым наносит P. verrucosum, а рисовым плантациям – P. citreonigrum.
Плесень – совсем не безобидные нитевидные грибы. Несколько десятков видов Пеницилл вырабатывают очень сильные токсины. Самым опасным из них считается охратоксин-А, продуцируемый микроскопическим грибком P. verrucosum, паразитирующем на пшенице и ячмене. В Японии и Юго-Восточной Азии вплоть до 20 века из-за поражения риса грибком P. citreonigrum люди массово страдали от специфической формы авитаминоза, называемой бери-бери. PR-токсин формируется в плесневелом сыре под действием штаммов P. roqueforti.
Сравнение Пеницилла и Мукора
Пеницилл и Мукор – наиболее распространенные из так называемых плесневых грибов. Первый называют зеленой или голубой плесенью, второй – белой.
Оба рода размножаются спорами и участками мицелия. У Пенициллов образование спор происходит на веточках множественных спорангиеносцев. У Мукоров – на бесцветных одиночных спорангиеносцах в головчатых спорангиях сферической формы.
Главное отличие между грибами заключается в структуре их мицелия (грибницы). Род Penicillium обладает ветвистым многоклеточным мицелием. У рода Mucor мицелий представлен одной крупной сильноразветвленной клеткой со множеством ядер, не разделенной перегородками.
Применение в фармацевтике и пищевой промышленности
Несколько видов рода Penicillium играют центральную роль в производстве сыра и различных мясных продуктов. Грибы Пенициллы найдены в так называемых голубых и белых сырах. P. camemberti и P. roqueforti культивируются в качестве плесени на камамбере, бри, рокфоре, горгондзоле, данаблю и многих других продуктах.
P. nalgiovense, chrysogenum, P. salamii используются для ферментации – улучшения вкуса окороков и сухих колбас. Самый известный продукт – салями. Данные виды предотвращают колонизацию продуктов другими вредными плесневелыми грибами и бактериями.
ПЛЕСНЕВЫЕ ГРИБЫ для ЕГЭ|ОГЭ
Лес, антибиотик, сыр, грибы и плесень – что общего? Пеницилл!
Плесневые грибы и дрожжи. Видеоурок по биологии 5 класс
Род включает в себя широкий спектр видов плесени, которые являются источником антибиотиков. Пенициллин – препарат, продуцируемый P. chrysogenum – был случайно открыт Александром Флемингом в 1929 году. Ученый обнаружил вещество, подавляющее жизнедеятельность и ингибирующее рост грамположительных бактерий. После этого открытия мир медицины коренным образом изменился.
Говард Флори и Эрнст Чейн очистили и получили концентрированное соединение, пригодное для использования в медицине. Свойства препарата позволили спасти миллионы жизней. Флеминг, Флори и Чейн совместно получили Нобелевскую премию по медицине в 1945 году.
Интересно! Гризеофульвин является противогрибковым препаратом и химиотерапевтическим средством, обнаруженным у P. griseofulvum. Из некоторых виды грибов также получают вещества, способные ингибировать рост опухолевых клеток. Среди них: P. pinophilum, P. canescens и P. glabrum.
Вывод
Как видим, грибы Пенициллы по-разному воспринимаются с точки зрения человека. С одной стороны, плесень способна поражать пищевые продукты, делая их непригодными для использования. С другой – ряд видов Penicillium используются для получения ценных лекарств, очищения от загрязнений окружающей среды, для производства сыров и мясных деликатесов.
Похожие статьи
Источник
«Когда я проснулся на рассвете 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал революцию в медицине своим открытием первого в мире антибиотика или бактерии-убийцы», — эту запись в дневнике сделал Александр Флеминг, человек, который изобрёл пенициллин.
Идея использовать микробов в борьбе с микробами появилась ещё в XIX веке. Учёным уже тогда было ясно, что чтобы бороться с раневыми осложнениями, надо научиться парализовать микробов, вызывающих эти осложнения, и что убить микроорганизмы можно с их же помощью. В частности, Луи Пастер открыл, что бациллы сибирской язвы погибают под действием некоторых других микробов. В 1897 году Эрнест Дучесне использовал плесень, то есть свойства пенициллина, для лечения тифа у морских свинок.
Фактически датой изобретения первого антибиотика является 3 сентября 1928 года. К этому времени Флеминг уже был известен и имел репутацию блестящего исследователя, он занимался изучением стафилококков, но его лаборатория часто была неопрятной, что и стало причиной открытия.
Пенициллин. Фото: www.globallookpress.com
3 сентября 1928 года Флеминг вернулся в свою лабораторию после месяца отсутствия. Собрав все культуры стафилококков, учёный заметил, что на одной пластине с культурами появились плесневые грибы, а присутствовавшие там колонии стафилококков были уничтожены, в то время как другие колонии — нет. Флеминг отнёс грибы, выросшие на пластине с его культурами, к роду пеницилловых, и назвал выделенное вещество пенициллином.
В ходе дальнейших исследований Флеминг заметил, что пенициллин воздействует на такие бактерии, как стафилококки и многие другие возбудители, которые вызывают скарлатину, пневмонию, менингит и дифтерию. Однако выделенное им средство не помогало от брюшного тифа и паратифа.
Доклад о своём открытии Флеминг опубликовал в 1929 году в Британском журнале экспериментальной патологии.
Продолжая свои исследования, Флеминг обнаружил, что работать с пенициллом трудно, производство происходит медленно, кроме этого, пенициллин не может существовать в теле человека достаточно долго, чтобы убивать бактерии. Также учёный не мог извлечь и очистить активное вещество.
До 1942 года Флеминг совершенствовал новый препарат, но до 1939 года вывести эффективную культуру так и не удалось. В 1940 году немецко-английский биохимик Эрнст Борис Чейн и Хоуард Уолтер Флори, английский патолог и бактериолог, активно занимались попыткой очистить и выделить пенициллин, и спустя некоторое время им удалось произвести достаточно пенициллина для лечения раненых.
В 1941-м лекарство удалось накопить в достаточных масштабах для эффективной дозы. Первым человеком, которого удалось спасти с помощью нового антибиотика, был 15-летний подросток с заражением крови.
В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях».
Фото: www.globallookpress.com
Значение пенициллина в медицине
В разгар Второй мировой войны в США производство пенициллина уже было поставлено на конвейер, что спасло от гангрены и ампутации конечностей десятки тысяч американских и союзнических солдат. Со временем метод производства антибиотика был усовершенствован, и с 1952 года сравнительно дешёвый пенициллин стал применяться практически в мировых масштабах.
При помощи пенициллина можно вылечить остеомиелит и пневмонию, сифилис и родильную горячку, предотвратить развитие инфекций после ранений и ожогов — раньше все эти заболевания были смертельными. В ходе развития фармакологии были выделены и синтезированы антибактериальные препараты других групп, и когда были получены другие виды антибиотиков, перестал быть приговором и туберкулёз.
Лекарственная устойчивость
На несколько десятилетий антибиотики стали почти панацеей от всех болезней, но ещё сам первооткрыватель Александр Флеминг предупреждал, что не стоит использовать пенициллин, пока заболевание не будет диагностировано, и нельзя использовать антибиотик в течение короткого времени и в совсем малых количествах, так как при этих условиях у бактерий развивается устойчивость.
Когда в 1967 году был выявлен пневмококк, не чувствительный к пенициллину, а в 1948 году были обнаружены устойчивые к антибиотику штаммы золотистого стафилококка, учёным стало понятно, что бактерии приспосабливаются к лекарствам.
«Открытие антибиотиков было величайшим благом для человечества, спасением миллионов людей. Человек создавал всё новые и новые антибиотики против разных возбудителей инфекций. Но микромир сопротивляется, мутирует, микробы приспосабливаются. Возникает парадокс — люди разрабатывают новые антибиотики, а микромир вырабатывает своё сопротивление», — рассказала старший научный сотрудник Государственного научно-исследовательского центра профилактической медицины, кандидат медицинских наук, эксперт «Лиги здоровья нации» Галина Холмогорова.
По мнению многих экспертов, в том, что антибиотики теряют свою эффективность в борьбе с заболеваниями, во многом виноваты и сами пациенты, не всегда принимающие антибиотики строго по показаниям или в необходимых дозах.
«Проблема резистентности исключительно велика и затрагивает всех. Она вызывает большую тревогу учёных, мы можем вернуться в доантибиотиковую эру, потому что все микробы станут резистентны, ни один антибиотик не будет действовать на них. Наши неумелые действия привели к тому, что мы можем оказаться без очень мощных лекарств. Лечить такие страшные болезни, как туберкулёз, ВИЧ, СПИД, малярия, будет просто нечем», — пояснила Галина Холмогорова.
Именно поэтому к лечению антибиотиками нужно относиться очень ответственно и соблюдать ряд простых правил, в частности:
– никогда не принимать антибиотики без рекомендации врача;
– не прерывать курс лечения, даже если вам стало лучше;
– помнить, что антибиотики не помогают при вирусных инфекциях.
Источник