Saskaņā ar klasifikāciju raugi pieder pie Mikotas valstības mikroskopiskajām sēnēm. Tie ir maza izmēra vienšūnas nekustīgi mikroorganismi - 10-15 mikroni. Neskatoties uz rauga ārējo līdzību ar lielām baktēriju sugām, to šūnu ultrastruktūras un vairošanās metožu dēļ tās tiek klasificētas kā sēnes.
Rīsi. 1. Skats uz raugu Petri trauciņā.
Rauga biotops
Bieži vien dabiskos apstākļos raugi atrodas uz substrātiem, kas bagāti ar ogļhidrātiem un cukuriem. Tāpēc tie atrodas uz augļu un lapu, ogu un augļu virsmas, uz brūču sulām, ziedu nektārā, atmirušajās augu vielās. Turklāt tie ir atrodami augsnē (piemēram, pakaišos) un ūdenī. Candida vai Pichia ģints rauga organismi bieži sastopami cilvēku un daudzu dzīvnieku sugu zarnu vidē.
Visas rauga šūnas satur apmēram 75% ūdens, 50-60% ir saistīti intracelulāri, bet atlikušie 10-30% tiek atbrīvoti. Šūnas sausnā, atkarībā no vecuma un stāvokļa, vidēji ir:
slāpeklis 45-60%;
cukurs 15-40%;
tauki 2,5-13%;
minerālvielas 7-11%.
Turklāt šūnas satur vairākas svarīgas to vielmaiņai nepieciešamās sastāvdaļas – fermentus, vitamīnus. Rauga organismu enzīmi ir dažāda veida fermentācijas un elpošanas procesu katalizatori.
Rauga šūnām ir dažādas formas: elipses, ovāli, stieņi, bumbiņas. Arī izmēri atšķiras: bieži vien garums ir 6-12 mikroni un platums ir 2-8 mikroni. Tas ir atkarīgs no viņu dzīves vai audzēšanas apstākļiem, uztura sastāvdaļām un vides faktoriem. Jaunie raugi ir visnoturīgākie pēc īpašībām, tāpēc, izmantojot tos, tiek veiktas sugu īpašības un apraksti.
Rauga organismiem ir visas standarta sastāvdaļas, kas atrodamas eikariotu šūnās. Tomēr papildus tam tām ir unikālas sēņu atšķirīgās īpašības un tās apvieno augu un dzīvnieku šūnu struktūru īpašības:
sienas ir stingras, tāpat kā augiem,
nav hloroplastu un ir glikogēns, tāpat kā dzīvniekiem.
Šūnas satur membrānas, citoplazmu un organellus, piemēram:
kodols;
Golgi aparāti;
Šūnu mitohondriji;
ribosomu aparāts;
tauku ieslēgumi, glikogēna graudi, kā arī valūtas.
Dažas sugas satur pigmentus. Jaunā raugā citoplazma ir viendabīga. Augšanas procesā tajās parādās vakuoli (satur organiskos un minerālos komponentus). Augšanas procesā tiek novērota graudu veidošanās, palielinās vakuoli.
Parasti čaumalas ietver vairākus slāņus ar iekļautiem polisaharīdiem, taukiem un slāpekli saturošiem komponentiem. Dažām sugām ir gļotām līdzīgs apvalks, tāpēc šūnas bieži ir salīmētas kopā un šķidrumos veido pārslas.
Elpošanas procesiem rauga šūnām ir nepieciešams skābeklis, taču daudzi to veidi (fakultatīvi anaerobie) var tikt galā uz laiku un bez tā un saņem enerģiju no fermentācijas procesiem (bezskābekļa elpošana), vienlaikus veidojot spirtus. Šī ir viena no galvenajām atšķirībām no baktērijām:
Nav tādu rauga pārstāvju, kas varētu dzīvot pilnīgi bez skābekļa.
Elpošanas procesi ar skābekli raugam ir enerģētiski izdevīgāki, tādēļ, kad tas parādās, šūnas pabeidz rūgšanu un pāriet uz skābekļa elpošanu, izdalot ogļskābo gāzi, kas veicina ātrāku šūnu augšanu.Šo efektu sauc par Pastēru. Dažreiz ar augstu glikozes saturu tiek novērots Crabtree efekts, kad pat tad, ja ir skābeklis, rauga šūnas to raudzē.
Daudzi raugi ir ķīmiski organoheterotrofi un uzturā un enerģijas ražošanā paļaujas uz organiskām uztura sastāvdaļām.
Bezskābekļa apstākļos raugs savā uzturā dod priekšroku ogļhidrātiem, piemēram, heksozei un no tā sintezētiem oligosaharīdiem. Dažas sugas var metabolizēt arī cita veida ogļhidrātus – pentozi, cieti, inulīnu. Piekļūstot skābeklim, tie spēj patērēt plašāku vielu klāstu, tostarp taukskābes, ogļūdeņražus, alkoholu un citas. Šādi sarežģīti ogļhidrātu veidi, piemēram, lignīni un celulozes, tiem nav pieejami absorbcijai. Slāpekļa avoti tiem, kā likums, ir amonija sāļi un nitrāti.
Visbiežāk raugs vielmaiņas laikā ražo dažāda veida spirtus - lielākā daļa ir etil, propil, izoamils, butil un izobutils. Papildus konstatēta gaistošo taukskābju veidošanās, piemēram, konstatēta etiķskābes, propionskābes, sviestskābes, izosviestskābes, izovalērskābes sintēze. Turklāt savas dzīves aktivitātes laikā tie var nelielā koncentrācijā izdalīt vidē virkni vielu – fūzeļļus, acetoīnus, diacetilus, aldehīdus, dimetilsulfīdu un citas. Tieši ar šādiem metabolītiem bieži tiek saistītas to produktu organoleptiskās īpašības, kas iegūti to izmantošanā.
Rauga šūnu atšķirīgā iezīme ir to spēja vairoties veģetatīvi, salīdzinot ar citām sēnēm, kas rodas vai nu no sporu veidošanās, vai, piemēram, šūnu zigotām (piemēram, Candida vai Pichia ģints). Daži raugi var veikt seksuālās vairošanās procesus, kas satur micēlija stadijas, kad tiek novērota zigota veidošanās un tā tālāka pārvēršanās par “maisu” ar sporām. Daži raugi, kas veido micēliju (piemēram, Endomyces vai Galactomyces ģints), spēj sadalīties atsevišķās šūnās - artrosporās.
Rauga organismu augšanas procesi ir atkarīgi no dažādiem vides faktoriem – temperatūras, mitruma, skābuma, osmotiskā spiediena. Lielākā daļa raugu dod priekšroku vidējai temperatūrai, starp tām praktiski nav tādu ekstremofilu sugu, kas dod priekšroku pārāk augstai vai, gluži pretēji, zemai temperatūrai. Ir zināms, ka ir sugas, kas var paciest nelabvēlīgus vides apstākļus. Dažu rauga organismu augšanu un attīstību var nomākt, izmantojot antibiotikas.
Raugu bieži izmanto mājsaimniecībās vai rūpniecībā. Cilvēks jau sen ir sācis tos izmantot savām dzīves aktivitātēm, piemēram, maizes un dzērienu pagatavošanā. Mūsdienās to bioloģiskās spējas izmanto noderīgu vielu sintēzē – polisaharīdus, fermentus, vitamīnus, organiskās skābes, karotinoīdus.
Rīsi. 10. Vīns ir produkts, ko iegūst rauga darbības rezultātā.
Raugu izmanto biotehnoloģiskos procesos ārstniecisko vielu - insulīna, interferona, heterologo proteīnu ražošanā. Vājinātiem cilvēkiem ar alerģiskām slimībām ārsti bieži izraksta alus raugu. Tos izmanto arī kosmētikas nolūkos, lai stiprinātu matus, nagus un uzlabotu ādas stāvokli.
Rīsi. 11.Raugs kosmetoloģijā.
Turklāt starp rauga sēnītēm ir sugas (piemēram, Saccharomycesboulardii), kas spēj uzturēt un atjaunot kuņģa-zarnu trakta mikrofloru, kā arī atvieglot simptomus un caurejas risku un samazināt muskuļu kontrakcijas pacientiem ar kairinātu zarnu sindromu.
Zināms, ka rauga savairošanās pārtikas produktos var izraisīt bojāšanos (piemēram, uzbriest procesi, mainās smarža un garša). Turklāt, pēc mikoloģijas speciālistu domām, starp tiem ir patogēni, kas var izraisīt dažādus dzīvo organismu darbības traucējumus, kā arī vairākas nopietnas slimības cilvēkiem, kuriem ir novājināta imunitāte.
Starp cilvēku slimībām ir, piemēram, kandidoze, ko izraisa rauga sēnīte Candida, un kriptokokoze, kuras izraisītājs ir Cryptococcus neoformans. Ir pierādīts, ka šīs patogēnās rauga sugas bieži ir normāli cilvēka mikrofloras iemītnieki un sāk aktīvi vairoties tieši novājinātas, gūstot dažādas traumas, kad rodas apdegumi, pēc ķirurģiskas iejaukšanās, ilgstoši lietojot antibiotikas, dažreiz mazi vai, gluži pretēji, vecāka gadagājuma cilvēki.
