Podle klasifikace patří kvasinky k mikroskopickým houbám říše Mycota. Jsou to jednobuněčné nepohyblivé mikroorganismy malé velikosti – 10-15 mikronů. Navzdory vnější podobnosti kvasinek s velkými druhy bakterií jsou klasifikovány jako houby kvůli své buněčné ultrastruktuře a metodám reprodukce.
Rýže. 1. Pohled na kvásek na Petriho misce.
Stanoviště kvasinek
Často se v přirozených podmínkách kvasinky nacházejí na substrátech bohatých na sacharidy a cukry. Proto se nacházejí na povrchu plodů a listů, bobulí a plodů, na šťávách z ran, v nektaru květů, v odumřelé rostlinné hmotě. Kromě toho se nacházejí v půdách (například v podestýlce) a ve vodě. Kvasinkové organismy rodů Candida nebo Pichia se často vyskytují ve střevním prostředí lidí a mnoha živočišných druhů.
Rýže. 2. Stanoviště kvasinek.
Složení buněk kvasinek
Všechny kvasinkové buňky obsahují asi 75 % vody, 50-60 % je vázáno intracelulárně a zbývajících 10-30 % se uvolňuje. Sušina buňky v závislosti na stáří a stavu obsahuje v průměru:
- dusík 45-60 %;
- cukr 15-40%;
- tuk 2,5-13 %;
- minerály 7-11%.
Kromě toho buňky obsahují řadu důležitých složek nezbytných pro jejich metabolismus – enzymy, vitamíny. Enzymy kvasinkových organismů jsou katalyzátory různých typů fermentačních a respiračních procesů.
Rýže. 3. Buňky kvasinkových organismů.
Buněčná struktura kvasinek
Buňky kvasinek mají různé tvary: elipsy, ovály, tyčinky, koule. Rozměry se také liší: často je délka 6-12 mikronů a šířka 2-8 mikronů. To závisí na jejich životních nebo kultivačních podmínkách, nutričních složkách a faktorech prostředí. Mladé kvasinky jsou ve vlastnostech nejstabilnější, takže charakteristika a popis druhů se provádí pomocí nich.
Kvasinkové organismy mají všechny standardní složky nalezené v eukaryotických buňkách. Kromě toho však mají jedinečné charakteristické vlastnosti hub a kombinují vlastnosti buněčných struktur rostlin a zvířat:
- stěny jsou tuhé jako u rostlin,
- nejsou tam žádné chloroplasty a je tam glykogen, jako u zvířat.
Rýže. 4. Různé typy kvasnic: 1 – pekařské droždí (Saccharomyces cerevisiae); 2 – mečovka nádherná (Metschnikowia pulcherrima); 3 – candida hliněná (Candida humicola); 4 – rodotorula lepkavá (Rhodotorula glutinis); 5 — rodotorula červená (R. rubra); 6 — rodotorula zlatá (R. aurantiaca); 7 – Debaryomyces cantarelli; 8 — kryptokok Laurel (Cryptococcus laurentii); 9 – Nadsonia elongata; 10 — sporobolomyces roseus; 11 — sporobolomyces holsaticus (S. holsaticus); 12 – Rhodosporidium diobovatum.
Buňky obsahují membrány, cytoplazmu a organely, jako jsou:
- jádro
- Golgiho aparát;
- Mitochondrie buněk;
- ribozomální aparát;
- tukové inkluze, glykogenová zrna a také měny.
Některé druhy obsahují pigmenty. U mladých kvasinek je cytoplazma homogenní. Během procesu růstu se v nich objevují vakuoly (obsahující organické a minerální složky). Během procesu růstu je pozorována tvorba zrn a zvětšují se vakuoly.
Skořápky zpravidla obsahují několik vrstev s obsaženými polysacharidy, tuky a složkami obsahujícími dusík. Některé druhy mají slizovitý obal, takže buňky jsou často slepené a tvoří v kapalinách vločky.
Rýže. 5. Buněčná struktura kvasinkových organismů.
Dýchací procesy kvasinek
Pro respirační procesy potřebují kvasinkové buňky kyslík, ale mnohé z jejich typů (fakultativně anaerobní) si vystačí dočasně a bez něj a přijímají energii z fermentačních procesů (bezkyslíkové dýchání), přičemž tvoří alkoholy. Toto je jeden z jejich hlavních rozdílů od bakterií:
Neexistují žádní zástupci kvasinek, kteří by mohli žít absolutně bez kyslíku.
Dýchací procesy s kyslíkem jsou pro kvasinky energeticky výhodnější, proto, když se objeví, buňky dokončí fermentaci a přejdou na kyslíkové dýchání, přičemž se uvolní oxid uhličitý, který podporuje rychlejší růst buněk. Tento efekt se nazývá Pasteur. Někdy je při vysokém obsahu glukózy pozorován Crabtreeův efekt, kdy i když je kyslík, kvasinkové buňky jej fermentují.
Rýže. 6. Dýchání kvasinkových organismů.
Co jedí kvasnice?
Mnohé kvasinky jsou chemoorganoheterotrofní a spoléhají na organické nutriční složky pro výživu a produkci energie.
V bezkyslíkatých podmínkách kvasinky ke své výživě nejraději využívají sacharidy jako je hexóza a z ní syntetizované oligosacharidy. Některé druhy dokážou metabolizovat i jiné druhy sacharidů – pentózu, škrob, inulin. S přístupem kyslíku jsou schopny spotřebovávat širší spektrum látek, včetně mastných, uhlovodíkových, alkoholických a dalších. Takové komplexní typy sacharidů, jako jsou ligniny a celulózy, pro ně nejsou dostupné pro absorpci. Zdrojem dusíku pro ně jsou zpravidla amonné soli a dusičnany.
Rýže. 7. Kvasinky pod mikroskopem.
Co kvasinky syntetizují?
Nejčastěji kvasinky při metabolismu produkují různé druhy alkoholů – většinou se jedná o ethyl, propyl, isoamyl, butyl a isobutyl. Dále byla zjištěna tvorba těkavých mastných kyselin, např. syntéza kyseliny octové, propionové, máselné, isomáselné a izovalerové. Při své životní činnosti navíc dokážou v malých koncentracích uvolňovat do prostředí řadu látek – přibudové oleje, acetoiny, diacetyly, aldehydy, dimethylsulfid a další. Právě s takovými metabolity jsou často spojeny organoleptické vlastnosti produktů získaných jejich použitím.
Procesy množení kvasinek
Charakteristickým rysem buněk kvasinek je jejich schopnost vegetativního rozmnožování ve srovnání s jinými houbami, k čemuž dochází buď pučením spor, nebo např. zygot buněk (jako jsou rody Candida nebo Pichia). Některé kvasinky mohou provádět procesy pohlavního rozmnožování, které obsahují myceliální stadia, kdy je pozorována tvorba zygoty a její další přeměna na „pytel“ sporami. Některé kvasinky tvořící mycelium (například rody Endomyces nebo Galactomyces) jsou schopny rozpadu na jednotlivé buňky – artrospory.
Rýže. 8. Množení kvasinek.
Na čem závisí růst kvasinek?
Růstové procesy kvasinkových organismů závisí na řadě faktorů prostředí – teplotě, vlhkosti, kyselosti, osmotickém tlaku. Většina kvasinek preferuje střední teploty, prakticky mezi nimi nejsou extrémofilní druhy preferující příliš vysoké nebo naopak nízké teploty. Je známo, že existují druhy, které snesou nepříznivé podmínky prostředí. Růst a vývoj některých kvasinkových organismů lze potlačit použitím antibiotik.
Rýže. 9. Výroba droždí.
Jaké jsou výhody droždí
Kvasnice se často používají v domácnostech nebo průmyslu. Člověk je odedávna začal využívat pro své životní aktivity, například při přípravě chleba a nápojů. Dnes se jejich biologických schopností využívá při syntéze užitečných látek – polysacharidů, enzymů, vitamínů, organických kyselin, karotenoidů.
Rýže. 10. Víno je produkt získaný činností kvasinek.
Využití kvasnic v lékařství
Kvasinky se používají v biotechnologických procesech při výrobě léčivých látek – inzulínu, interferonu, heterologních proteinů. Lékaři často předepisují pivovarské kvasnice oslabeným lidem s alergickými onemocněními. Používají se také pro kosmetické účely k posílení vlasů, nehtů a zlepšení stavu pokožky.
Rýže. 11. Kvasinky v kosmetologii.
Kromě toho mezi kvasinkami existují druhy (například Saccharomycesboulardii), které dokážou udržovat a obnovovat mikroflóru trávicího traktu, zmírňovat příznaky a riziko průjmu a redukovat svalové kontrakce u pacientů se syndromem dráždivého tračníku.
Existují špatné kvasinky?
Je známo, že přemnožení kvasinek v potravinářských výrobcích může způsobit kažení (například dochází k bobtnání, změnám pachů a chutí). Podle mykologických specialistů jsou mezi nimi navíc patogenní, které mohou způsobovat různé poruchy živých organismů, ale i řadu závažných onemocnění lidí s oslabenou imunitou.
Z lidských onemocnění jsou to např. kandidóza, způsobená kvasinkou Candida, a kryptokokóza, jejímž původcem je Cryptococcus neoformans. Ukázalo se, že tyto patogenní druhy kvasinek jsou často normálními obyvateli lidské mikroflóry a začínají se aktivně množit právě při oslabení, při různých poraněních, při popáleninách, po chirurgických zákrocích, při dlouhodobém užívání antibiotik, někdy v malí nebo naopak starší lidé.
