Podľa klasifikácie patria kvasinky medzi mikroskopické huby kráľovstva Mycota. Sú to jednobunkové nepohyblivé mikroorganizmy malej veľkosti - 10-15 mikrónov. Napriek vonkajšej podobnosti kvasiniek s veľkými druhmi baktérií sú klasifikované ako huby kvôli svojej bunkovej ultraštruktúre a metódam reprodukcie.
Ryža. 1. Pohľad na kvások na Petriho miske.
Kvasinkový biotop
Často sa v prirodzených podmienkach kvasinky nachádzajú na substrátoch bohatých na sacharidy a cukry. Preto sa nachádzajú na povrchu plodov a listov, bobúľ a plodov, na ranových šťavách, v nektáre kvetov, v odumretej rastlinnej hmote. Okrem toho sa nachádzajú v pôde (napríklad v podstielke) a vo vode. Kvasinkové organizmy rodov Candida alebo Pichia sa často nachádzajú v črevnom prostredí ľudí a mnohých živočíšnych druhov.
Všetky kvasinkové bunky obsahujú asi 75% vody, 50-60% je viazaných intracelulárne a zvyšných 10-30% sa uvoľňuje. Sušina bunky v závislosti od veku a stavu obsahuje v priemere:
dusík 45-60 %;
cukor 15-40%;
tuk 2,5-13%;
minerály 7-11%.
Okrem toho bunky obsahujú množstvo dôležitých zložiek potrebných pre ich metabolizmus – enzýmy, vitamíny. Enzýmy kvasinkových organizmov sú katalyzátormi rôznych typov fermentačných a respiračných procesov.
Bunky kvasiniek majú rôzne tvary: elipsy, ovály, tyčinky, guličky. Rozmery sa tiež líšia: často je dĺžka 6-12 mikrónov a šírka 2-8 mikrónov. To závisí od ich životných alebo kultivačných podmienok, zložiek výživy a faktorov prostredia. Mladé kvasinky sú vo vlastnostiach najstabilnejšie, takže charakteristiky a popisy druhov sa vykonávajú pomocou nich.
Kvasinkové organizmy majú všetky štandardné zložky nachádzajúce sa v eukaryotických bunkách. Okrem toho však majú jedinečné charakteristické vlastnosti húb a spájajú vlastnosti bunkových štruktúr rastlín a zvierat:
steny sú pevné ako u rastlín,
nie sú tam chloroplasty a je tam glykogén, ako u zvierat.
Bunky obsahujú membrány, cytoplazmu a organely, ako sú:
jadro;
Golgiho aparát;
Mitochondrie buniek;
ribozomálny aparát;
tukové inklúzie, glykogénové zrná, ako aj meny.
Niektoré druhy obsahujú pigmenty. U mladých kvasiniek je cytoplazma homogénna. Počas procesu rastu sa v nich objavujú vakuoly (obsahujúce organické a minerálne zložky). Počas procesu rastu sa pozoruje tvorba zŕn a zväčšujú sa vakuoly.
Škrupiny spravidla obsahujú niekoľko vrstiev so zahrnutými polysacharidmi, tukmi a zložkami obsahujúcimi dusík. Niektoré druhy majú škrupinu podobnú hlienu, takže bunky sú často zlepené a v tekutinách vytvárajú vločky.
Ryža. 5. Bunková štruktúra kvasinkových organizmov.
Pre dýchacie procesy kvasinkové bunky potrebujú kyslík, ale mnohé z ich typov (fakultatívne anaeróbne) si vystačia dočasne a bez neho a prijímajú energiu z fermentačných procesov (bezkyslíkové dýchanie), pričom tvoria alkoholy. Toto je jeden z ich hlavných rozdielov od baktérií:
Neexistujú zástupcovia kvasiniek, ktorí by mohli žiť absolútne bez kyslíka.
Dýchacie procesy s kyslíkom sú pre kvasinky energeticky výhodnejšie, preto, keď sa objavia, bunky dokončia fermentáciu a prejdú na kyslíkové dýchanie, pričom sa uvoľní oxid uhličitý, ktorý podporuje rýchlejší rast buniek.Tento efekt sa nazýva Pasteur. Niekedy sa pri vysokom obsahu glukózy pozoruje Crabtree efekt, keď aj keď je tam kyslík, kvasinkové bunky ho fermentujú.
Mnohé kvasinky sú chemoorganoheterotrofné a pri výrobe výživy a energie sa spoliehajú na organické nutričné zložky.
V bezkyslíkových podmienkach kvasinky preferujú pre svoju výživu sacharidy ako je hexóza a z nej syntetizované oligosacharidy. Niektoré druhy dokážu metabolizovať aj iné druhy sacharidov – pentózu, škrob, inulín. S prístupom kyslíka sú schopné spotrebovať širšiu škálu látok vrátane mastných, uhľovodíkových, alkoholických a iných. Takéto komplexné typy uhľohydrátov, ako sú ligníny a celulózy, nie sú pre nich dostupné na absorpciu. Zdrojom dusíka pre nich sú spravidla amónne soli a dusičnany.
Kvasinky najčastejšie pri metabolizme produkujú rôzne druhy alkoholov – väčšinou ide o etyl, propyl, izoamyl, butyl a izobutyl. Okrem toho bola zistená tvorba prchavých mastných kyselín, napríklad syntéza kyseliny octovej, propiónovej, maslovej, izomaslovej a izovalérovej. Okrem toho môžu počas svojej životnej činnosti v malých koncentráciách uvoľňovať do životného prostredia množstvo látok - fuselové oleje, acetoíny, diacetyly, aldehydy, dimetylsulfid a iné. Práve s takýmito metabolitmi sa často spájajú organoleptické vlastnosti produktov získaných ich použitím.
Charakteristickým znakom buniek kvasiniek je ich schopnosť vegetatívnej reprodukcie v porovnaní s inými hubami, ktorá vzniká buď pučaním spór alebo napríklad zygot buniek (ako sú rody Candida alebo Pichia). Niektoré kvasinky môžu vykonávať procesy sexuálneho rozmnožovania, ktoré obsahujú štádiá mycélia, keď sa pozoruje tvorba zygoty a jej ďalšia premena na „vrecko“ spórami. Niektoré kvasinky tvoriace mycélium (napríklad rody Endomyces alebo Galactomyces) sú schopné rozpadu na jednotlivé bunky – artrospóry.
Rastové procesy kvasinkových organizmov závisia od rôznych faktorov prostredia - teploty, vlhkosti, kyslosti, osmotického tlaku. Väčšina kvasiniek preferuje stredné teploty, prakticky medzi nimi neexistujú extrémofilné druhy, ktoré preferujú príliš vysoké alebo naopak nízke teploty. Je známe, že existujú druhy, ktoré znesú nepriaznivé podmienky prostredia. Rast a vývoj niektorých kvasinkových organizmov možno potlačiť antibiotikami.
Kvások sa často používa v domácnostiach alebo priemysle. Človek ich už dávno začal využívať na svoje životné aktivity, napríklad pri príprave chleba a nápojov. Dnes sa ich biologické schopnosti využívajú pri syntéze užitočných látok – polysacharidov, enzýmov, vitamínov, organických kyselín, karotenoidov.
Ryža. 10. Víno je produkt získaný činnosťou kvasiniek.
Kvasinky sa využívajú v biotechnologických procesoch pri výrobe liečivých látok – inzulínu, interferónu, heterológnych proteínov. Pivovarské kvasnice lekári často predpisujú oslabeným ľuďom s alergickými ochoreniami. Používajú sa aj na kozmetické účely na posilnenie vlasov, nechtov a zlepšenie stavu pokožky.
Ryža. 11. Kvasinky v kozmeteológii.
Okrem toho medzi kvasinkami existujú druhy (napríklad Saccharomycesboulardii), ktoré dokážu udržať a obnoviť mikroflóru gastrointestinálneho traktu, ako aj zmierniť príznaky a riziko hnačky a znížiť svalové kontrakcie u pacientov so syndrómom dráždivého čreva.
Je známe, že premnoženie kvasiniek v potravinárskych výrobkoch môže spôsobiť kazenie (napríklad dochádza k napučiavaniu, zmenám vôní a chutí). Okrem toho sú medzi nimi podľa mykologických špecialistov patogénne, ktoré môžu spôsobiť rôzne poruchy živých organizmov, ako aj množstvo závažných ochorení ľudí s oslabenou imunitou.
Z ľudských chorôb je to napríklad kandidóza spôsobená kvasinkou Candida a kryptokokóza, ktorej pôvodcom je Cryptococcus neoformans. Ukázalo sa, že tieto patogénne druhy kvasiniek sú často normálnymi obyvateľmi ľudskej mikroflóry a začínajú sa aktívne množiť práve pri oslabení, pri rôznych poraneniach, pri popáleninách, po chirurgických zákrokoch, pri dlhodobom užívaní antibiotík, niekedy aj pri malí alebo naopak starší ľudia.
