Luokituksen mukaan hiivat kuuluvat Mycota-valtakunnan mikroskooppisiin sieniin. Ne ovat yksisoluisia liikkumattomia mikro-organismeja, joiden koko on pieni - 10-15 mikronia. Huolimatta siitä, että hiiva muistuttaa ulkoisesti suuria bakteerilajeja, ne luokitellaan sieniksi solujen ultrarakenteen ja lisääntymismenetelmien vuoksi.
Riisi. 1. Näkymä hiivasta petrimaljalla.
Hiivan elinympäristö
Usein luonnollisissa olosuhteissa hiivoja löytyy runsaasti hiilihydraatteja ja sokereita sisältäviltä substraateilta. Siksi niitä löytyy hedelmien ja lehtien, marjojen ja hedelmien pinnasta, haavamehuista, kukkien nektarista, kuolleista kasviaineista. Lisäksi niitä löytyy maaperistä (esimerkiksi kuivikkeista) ja vedestä. Candida- tai Pichia-suvun hiivaorganismeja esiintyy usein ihmisten ja monien eläinlajien suolistossa.
Kaikki hiivasolut sisältävät noin 75 % vettä, 50-60 % on sitoutunut solunsisäisesti ja loput 10-30 % vapautuu. Solun kuiva-aine sisältää iästä ja kunnosta riippuen keskimäärin:
typpi 45-60 %;
sokeri 15-40 %;
rasvaa 2,5-13 %;
mineraaleja 7-11 %.
Lisäksi solut sisältävät joukon tärkeitä aineenvaihduntaan tarvittavia komponentteja - entsyymejä, vitamiineja. Hiivaorganismien entsyymit ovat katalyyttejä erilaisille käymis- ja hengitysprosesseille.
Hiivasoluilla on erilaisia muotoja: ellipsiä, soikioita, sauvoja, palloja. Myös mitat vaihtelevat: usein pituus on 6-12 mikronia ja leveys 2-8 mikronia. Tämä riippuu niiden elin- tai viljelyolosuhteista, ravitsemuksellisista komponenteista ja ympäristötekijöistä. Nuoret hiivat ovat ominaisuuksiltaan stabiileimpia, joten lajien ominaisuudet ja kuvaukset tehdään niiden avulla.
Hiivaorganismeissa on kaikki eukaryoottisoluista löytyvät standardikomponentit. Tämän lisäksi niillä on kuitenkin ainutlaatuisia sienten erottuvia ominaisuuksia ja niissä yhdistyvät kasvien ja eläinten solurakenteiden ominaisuudet:
seinät ovat jäykkiä, kuten kasveilla,
ei ole kloroplasteja ja on glykogeenia, kuten eläimissä.
Solut sisältävät kalvoja, sytoplasmaa ja organelleja, kuten:
ydin;
Golgin laite;
solujen mitokondriot;
ribosomaaliset laitteet;
rasvasulkeumat, glykogeenijyvät sekä valuutat.
Jotkut lajit sisältävät pigmenttejä. Nuoressa hiivassa sytoplasma on homogeeninen. Kasvuprosessin aikana niiden sisään ilmaantuu tyhjiä (sisältää orgaanisia ja mineraalikomponentteja). Kasvuprosessin aikana havaitaan jyvien muodostumista ja tyhjiöt lisääntyvät.
Kuoret sisältävät pääsääntöisesti useita kerroksia, joissa on mukana polysakkarideja, rasvoja ja typpeä sisältäviä komponentteja. Joillakin lajeilla on liman kaltainen kuori, joten solut liimautuvat usein yhteen ja muodostavat hiutaleita nesteisiin.
Hengitysprosesseja varten hiivasolut tarvitsevat happea, mutta monet niiden tyypit (fakultatiiviset anaerobiset) voivat selviytyä väliaikaisesti ja ilman sitä ja saavat energiaa käymisprosesseista (happivapaa hengitys) muodostaen samalla alkoholeja. Tämä on yksi niiden tärkeimmistä eroista bakteereista:
Ei ole olemassa hiivan edustajia, jotka voisivat elää täysin ilman happea.
Hengitysprosessit hapella ovat energeettisesti hyödyllisempiä hiivalle, joten sen ilmaantuessa solut suorittavat käymisen loppuun ja siirtyvät happihengitykseen vapauttaen hiilidioksidia, joka edistää solujen nopeampaa kasvua.Tätä efektiä kutsutaan Pasteuriksi. Joskus korkealla glukoosipitoisuudella havaitaan Crabtree-ilmiö, kun vaikka happea olisi, hiivasolut fermentoivat sen.
Monet hiivat ovat kemoorganoheterotrofisia ja luottavat orgaanisiin ravintokomponentteihin ravitsemuksensa ja energiantuotannossa.
Happivapaissa olosuhteissa hiiva käyttää ravintona mieluiten hiilihydraatteja, kuten heksoosia ja siitä syntetisoituja oligosakkarideja. Jotkut lajit voivat myös metaboloida muun tyyppisiä hiilihydraatteja - pentoosia, tärkkelystä, inuliinia. Saatuaan happea ne pystyvät kuluttamaan laajempaa määrää aineita, mukaan lukien rasvat, hiilivedyt, alkoholi ja muut. Tällaiset monimutkaiset hiilihydraattityypit, kuten ligniinit ja selluloosat, eivät ole niiden käytettävissä imeytymistä varten. Niiden typen lähteitä ovat yleensä ammoniumsuolat ja nitraatit.
Useimmiten hiiva tuottaa aineenvaihdunnan aikana erilaisia alkoholeja - suurin osa on etyyli-, propyyli-, isoamyyli-, butyyli- ja isobutyylityyppejä. Lisäksi havaittiin haihtuvien rasvahappojen muodostumista, esimerkiksi etikka-, propioni-, voi-, isovoi- ja isovalerihapon synteesi. Lisäksi ne voivat elinkautensa aikana vapauttaa ympäristöön pieninä pitoisuuksina useita aineita - fuselöljyjä, asetoiineja, diasetyylejä, aldehydejä, dimetyylisulfidia ja muita. Tällaisiin metaboliitteihin liittyy usein niiden käytöstä saatujen tuotteiden organoleptiset ominaisuudet.
Hiivasolujen erottuva piirre on niiden kyky lisääntyä vegetatiivisesti muihin sieniin verrattuna, mikä tapahtuu joko itiöiden orastumisesta tai esimerkiksi solujen tsygooteista (kuten suvut Candida tai Pichia). Jotkut hiivat voivat suorittaa seksuaalisen lisääntymisen prosesseja, jotka sisältävät myseelivaiheita, kun havaitaan tsygootin muodostumista ja sen muuntumista edelleen "pussiksi" itiöiden vaikutuksesta. Jotkut myseeliä muodostavat hiivat (esimerkiksi suvut Endomyces tai Galactomyces) pystyvät hajoamaan yksittäisiksi soluiksi - artrosporeiksi.
Hiivaorganismien kasvuprosessit riippuvat useista ympäristötekijöistä - lämpötilasta, kosteudesta, happamuudesta, osmoottisesta paineesta. Useimmat hiivat suosivat keskilämpötiloja. Niiden joukossa ei käytännössä ole äärimmäisiä lajeja, jotka suosivat liian korkeita tai päinvastoin matalia lämpötiloja. Tiedetään, että on lajeja, jotka kestävät epäsuotuisia ympäristöolosuhteita. Joidenkin hiivaorganismien kasvua ja kehitystä voidaan tukahduttaa antibiooteilla.
Hiivaa käytetään usein kotitalouksissa tai teollisuudessa. Ihminen on jo pitkään alkanut käyttää niitä elämäntoimissaan, esimerkiksi leivän ja juomien valmistuksessa. Nykyään heidän biologisia kykyjään käytetään hyödyllisten aineiden - polysakkaridien, entsyymien, vitamiinien, orgaanisten happojen, karotenoidien - synteesissä.
Riisi. 10. Viini on hiivan toiminnan kautta saatu tuote.
Hiivaa käytetään bioteknologisissa prosesseissa lääkeaineiden - insuliinin, interferonin, heterologisten proteiinien - tuotannossa. Lääkärit määräävät usein panimohiivaa allergisista sairauksista kärsiville heikentyneelle. Niitä käytetään myös kosmeettisiin tarkoituksiin hiusten, kynsien vahvistamiseen ja ihon kunnon parantamiseen.
Riisi. 11. Hiiva kosmetologiassa.
Lisäksi hiivojen joukossa on lajeja (esim. Saccharomycesboulardii), jotka voivat ylläpitää ja palauttaa maha-suolikanavan mikroflooraa sekä lievittää oireita ja ripulin riskiä sekä vähentää lihasten supistuksia potilailla, joilla on ärtyvän suolen oireyhtymä.
Tiedetään, että hiivan lisääntyminen elintarvikkeissa voi aiheuttaa pilaantumista (esimerkiksi turpoamisprosesseja, haju- ja makumuutoksia esiintyy). Lisäksi mykologisten asiantuntijoiden mukaan niiden joukossa on patogeenisiä, jotka voivat aiheuttaa erilaisia elävien organismien häiriöitä, samoin kuin useita vakavia sairauksia ihmisillä, jotka ovat heikentäneet immuniteettia.
Ihmisten sairauksia ovat esimerkiksi Candida-hiivan aiheuttama kandidoosi ja kryptokokkoosi, jonka aiheuttaja on Cryptococcus neoformans. On osoitettu, että nämä patogeeniset hiivalajit ovat usein ihmisen mikroflooran normaaleja asukkaita ja alkavat lisääntyä aktiivisesti juuri heikentyneenä, saatuaan erilaisia vammoja, kun palovammoja tapahtuu, kirurgisten toimenpiteiden jälkeen, kun antibiootteja käytetään pitkään, joskus pienet tai päinvastoin vanhukset.
