Drożdże – grzyby mikroskopowe (nie zawierają chlorofilu), są cheteroorganotrofami. Nie stanowią też homogennej grupy taksonomicznej.
Drożdże można znaleźć u:
- Ascomycetes (workowce)
- Basidiomycetes
- Deuteromycetes
W klasyfikacji drożdży uwzględnia się:
- morfologię komórki
- zdolność do rozmnażania generatywnego
- cechy hodowlane
- tworzenie pigmentu
- tworzenie spor
- tworzenie pseudogrzybni lub grzybni właściwej
- zdolność do wytwarzania ureazy (enzym odpowiedzialny za rozkład mocznika)
H2N-CO-NH2 + H2O => 2 NH3 + CO2
- zdolność do asymilacji i fermentacji różnych źródeł węgla
- zdolność do asymilacji azotanów (reduktaza azotanowa)
- budowa ściany komórkowej (glukany, mangany, chityna)
- procent molowy G+C w DNA
Ascomycetes
7 rodzin, najliczniejsza – Saccharomycetaceae
Rozmnażanie generatywne (askospory), wegetatywne (pączkowanie wieloboczne, podział komórkowy)
Formują grzybnię
Nie wytwarzają ureazy, za wyjątkiem Schizosaccharomyces
Należą do gatunków, które fermentują lub nie sacharydy
3 warstwowa ściana komórkowa (glukan, mannan)
Nie tworzą pigmentów
Biomasa barwi się na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego
% G+C = od 30 do 50%
Basidiomycetes
3 rodziny
Tworzą basidiospory w procesie rozmnażania generatywnego
Rozmnażanie wegetatywne przez pączkowanie biegunowe
Formują grzybnię dikariotyczną podzieloną septami
Wytwarzają ureazę
Nie fermentują sacharydów
Ściana komórkowa (chityna, mannan) – budowa lamellarna
Rzadko tworzą pigmenty
Biomasa barwi się na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego
% G+C = od 40 do 70%
Deuteromycetes
4 rodziny ( 13 rodzajów drożdży)
Nie obserwuje się cyklu rozmnażania płciowego – co jest główną cechą decydującą o przynależności do tej klasy
Wykazują cechy charakterystyczne zarówno dla 1, jak i 2.
Morfologia komórki drożdżowej:
- kuliste, elipsoidalne, cytrynkowate, butelkowate, cylindryczne, nitkowate.
O morfologii decydują: gatunek, stan fizjologiczny, warunki zewnętrzne i funkcja komórki w populacji.
Błona komórkowa
- grubość ok. 7 nm
- skład lipidów: fosfatydylocholina, fosfatydyloetanoloamina, fosfatydyloinozytol, fosfatydyloseryna, fosfatydyloglicerol + sterole (ergosterol, zymosterol)
- białka: zakotwiczenia cytoszkieletu, enzymy biosyntezy ściany komórkowej, białka sygnałowe, białka transportowe
Przestrzeń periplazmatyczna : 35 – 45 A (angsztremów), mannoproteiny – rozkładają większe cząsteczki na mniejsze, np. inwertaza
Ściana komórkowa
Długość ok. 100-200 nm. Jest bardzo gruba. Składa się głównie z polisacharydów (glukany, mangany, chityna)
Wnętrze
Cytoplazma – ściśle przylega do błony komórkowej
Substancje zapasowe
- wolutyna – o charakterze białkowym
- glikogen
- tłuszcz
Rozmnażanie wegetatywne:
Pączkowanie
Podział (rozszczepienie) [Endomycetaceae i Schizosaccharomycetaceae]
Tworzenie artospor
Tworzenie blastospor i balistospor (Basidiomycetes)
Chalmydospory – twory aseksualne służące tylko do przetrwania (Candida albicans) – nie służą do rozmnażania
Drożdże roszczepkowe - drożdże rozmnażające się przez rozszczepienie
Tworzenie artospor – grzybnia rozpada się na regularne, cylindryczne fragmenty.
Cechy hodowlane
- w podłożu płynnym drożdże rosną najczęściej jako zmętnienie, tworzą błonkę lub kożuszek, pierścień na powierzchni pożywki hodowlanej.
Flokuliny (np. lektyny mannozo specyficzne) – substancje dzięki którym one agregują (te drożdże)
- w przypadku pożywek zestalonych – ogromna różnorodność kolonii (gładkie, pomarszczone, mazistość - związana z zawartością lipidów i zapotrzebowaniem na Trp i Ala)
Mazistością charakteryzuje się np.: Cansenia spora
Cykl komórkowy
w jednej populacji mogą występować haploidy i diploidy. Drożdże występują jako 2 typy koniugacyjne: a i alfa. Haploidalny a i alfa mogą się rozmnażać w sposób wegetatywny. Może dojść do wytworzenia zygoty, która jest diploidalna (tylko kombinacja a-alfa). Wytwarzają ferromony. Zygota może też rozmnażać się wegetatywnie. Może zostać wzbudzona mejoza, dochodzi do sporo genezy. Spory kiełkują i tworzy się haploidalny a lub alfa.
Spory
- aktywne tworzenie spor zależy od wieku kultury drożdży, temperatury inkubacji, kwasowości pożywki, składu i natlenienia pożywki.
- w laboratorium – pożywki sporulacyjne (pełen skład, octan sodu zamiast sacharydów,) [ octan sodu jest niefermentowalny i występuje po to, by nie zachodziła fermentacja, tylko wytwarzanie spor.]
- liczba spor – zależna od gatunku (Schizosaccharomyces – 6, Klluyveromyces – 8). Zazwyczaj jest to 4.
- kształt typowy dla gatunku – ważna cecha diagnostyczna
- odporne na działanie warunków środowiska (temperatura i kwasowość)
Kiedy spora kiełkuje traci swoją odporność.
Podstawowe czynniki niezbędne do wzrostu:
Woda
Rozwijają się (drożdże) w środowisku o zawartości przynajmniej 30% wody. Sama komórka zawiera 85% wody. Mogą pobierać O2 wyłącznie rozpuszczony w wodzie.
Gatunki halofilne – środowisko zasolone
Gatunki osmofilne i osmotolerancyjne – duża zawartość sacharydów, co za tym idzie podniesione ciśnienie osmotyczne, akumulują wtedy w komórce polihydroksyalkohole, np.glicerol.
Źródło węgla
- organiczne – monosacharydy, disacharydy (sacharoza), trisacharydy (rafinoza – do jej rozkładu jest potrzebny specjalny enzym, który umożliwia całkowity jej rozkład – melibioza), inne sacharydy – L-sorboza, D-ksyloza, L-arabinoza, celobioza, pektyna, skrobia rozpuszczalna
- alkohole – etanol, metanol, etanodiol, glicerol
- poliole – rybitol, arabitol, glucitol, galaktocitol – są to alkohole odcukrowe
- kwasy organiczne
- niekonwencjonalne źródła węgla
Trichosporon – degradacja hydroksyetylocelulozy
Debaromyces – degradacja kwasów D-glukuronowego, D-galaktoronowego i n-alkanów
Aureobasidium – degradacja celulozy, skrobi, pektyn, ksylanu, lignin
Candida – degradacja D-ksylozy, L,D-arabinozy, L-sorbozy, celulozy, trehalozy.
Źródła azotu
Pepton, ekstrakt drożdży, brzeczka – pożywka dla drożdży stosowana w browarnictwie, sole nieorganiczne – fosforany amonu, azotany, azotyny, aminokwasy.
Źródła fosforu
KH2PO4 (właściwości buforujące), K2HPO4 (niższe pH hodowli)
Źródła Ca i Mg
Woda wodociągowa lub destylowana suplementowana solami
Witaminy
Mezo-inozytol, kwas pantotenowy, biotyna, niacyna, tiamina, pirodoksyna.
Temperatury optymalne
25-28 stopni C, psychrofile –Candida psychrofila, termofile – Saccharomyces telluris. Najniższa zanotowana temperatura, w której żyły drożdże to 2 stopnie C, najwyższa – 46.
Drożdże mezofile są bardzo odporne na niską (bo w osłonach komórkowych zawierają zwiększoną ilość nienasyconych kwasów tłuszczowych) i wysoką (wytwarzają białka szoku cieplnego, które pomagają im przetrwać) temperaturę.