- Род Пенициллум
- Научная классификация
- Описание пеницилла.
- Места образования пеницилла.
- Открытие пеницилла.
- Как произошел термин.
- История открытия
- Исследования российских и советских ученых
- Признание
- Среда обитания
- Строение гриба
- Почему это паразит
- Ботаническая характеристика
- Типы пеницилловых колоний
- Польза
- Наносится ли вред человеку
- В фармацевтике
- В пищевой промышленности
- Заболевания, вызываемые грибами
- Сравнение Пеницилла и Мукора
- Патулин
- Цитринин
- Охратоксин
- Афлатоксин
- Зеараленон
- Остальные проявления плесени
- Симптоматика
- Применение в фармацевтике и пищевой промышленности
- Вывод
- Заключение
Род Пенициллум
Пенициллы являются одними из распространенных грибов, сходные по строению с Аспергиллами, этот род грибов менее чувствителен к низким температурам, что определяет его развитие и рост в почвах умеренного климата, схожего с отечественным.
Естественная среда обитания Penicillium spp. – почва, где данный вид размножается при помощи конидий, весьма развитых, в отличие от Аспергилл. Кроме того, плесневые грибы имеют склероции – своеобразные резервуары, служащие для них капсулой-убежищем в неблагоприятный период роста или жизни.
Этот вид плесневых предпочитает теплую и влажную почву, субстрат, обогащенный органическими питательными веществами, для Пеницилл это легкоокисляемые углеводы и азотсодержащие вещества.
Состав среды для роста штамма Пеницилл:
- глюкоза;
- лактоза;
- крахмал;
- сахароза;
- сульфаты калия, натрия.
В лабораторных условиях некоторые штаммы гриба искусственно культивируют, используя неорганическую среду для биосинтеза.
Научная классификация
После недавних изменений в классификации к анаморфному роду Penicillium причислили грибы-телеоморфы рода Eupenicillium. На сегодня Пенициллы насчитывают 363 признанных вида.
Синонимы:
- Пенициллиум;
- Пенициллий;
- Флоккария;
- Вальсия.
Систематика:
- Домен: Eukaryota (Эукариоты).
- Царство: Fungi (Грибы).
- Подцарство: Dikarya (Высшие грибы).
- Отдел: Ascomycota (Аскомицеты).
- Подотдел: Pezizomycotina.
- Класс: Eurotiomycetes (Эуроциомицеты).
- Подкласс: Eurotiomycetidae (Эуроциомицетовые).
- Порядок: Eurotiales (Эуроциевые).
- Семейство: Aspergillaceae (Аспергилловые).
- Род: Penicillium (Пеницилл).
Описание пеницилла.
Чаще всего этот гриб можно заметить в виде голубого или зеленого налета на различных субстанциях, к примеру, на растительных. Гриб пеницилл внешне схож с аспергиллом, который тоже является плесневым грибом.
Вегетативный мицелий прозрачный, ветвящийся, состоящий из большого количества клеток. Грибница у пеницилла многоклеточная. Гифы могут находиться на поверхности субстрата или быть погруженными в него.
От гиф отходят приподнимающиеся конидиеносцы. Данные образования образуют кисточки, а на них формируются одноклеточные цепочки спор – конидии. Кисточки бывают различных видов: несимметричные, одноярусные, двухъярусные и трехъярусные. У определенных видов пеницилла из конидий формируются пучки, которые называются коремии. Размножаются эти грибы при помощи спор.
Места образования пеницилла.
Среда обитания пеницилла – почва. Эти грибы принимают участие в разложении тканей не только растительных, но и животных организмов. Этот плесневой гриб развивается на продуктах питания. В результате его жизнедеятельности продукты портятся.
Питание пеницилла происходит за счет всасывания органических готовых веществ, поэтому он является грибом-паразитом.
Открытие пеницилла.
Военный врач по имени Эрнест Дюшен в 1897 году в Лионе заметил, как арабские конюхи используют плесень с сырых седел, обрабатывая ею раны на спинах лошадей, которые они получают в результате трения.
Дюшен исследовал эту плесень и провел испытания на морских свинках, в ходе которых выяснил, что она активна против бактерии Escherichia coli. Так впервые было проведено клиническое испытание вещества, которое в дальнейшем получило известность во всем мире под названием пенициллин.
Доктор свои исследования изложил в докторской диссертации и собирался продолжить работу в этом направлении, но парижский Институт Пастера не подтвердил получение документа, видимо из-за юного возраста Дюшена, которому было всего 23 года. Заслуженная слава постигла открывателя только после его смерти. Это произошло в 1949 году, спустя 4 года, как Александр Флеминг получил Нобелевскую премию за открытие антибиотического эффекта пеницилла.
Как произошел термин.
Термин «пеницилл» в 1929 году придумал Флеминг. Ученый заметил антибактериальные свойства плесени, которой он дал название — Penicillium rubrum. Но оказалось, что данное определение неверное. Спустя много лет Чарльз Том провел корректировку его исследований и назвал гриб правильно — Penicillum notatum. Изначально данную плесень называли Penicillium, потому что ее спороносные лапки под микроскопом имели вид крошечных кисточек.
История открытия
Упоминания об использовании плесени в лечебных целях встречаются в трудах персидского ученого Авиценны (II в.) и швейцарского врача и философа Парацельса (XIV в.). Боливийский специалист по этноботанике Энрике Облитас Поблете в 1963 г. описал применение плесени индейскими знахарями в эпоху инков (XV-XVI вв.).
В 1896 г. итальянский врач Бартоломео Гозио, изучая причины поражения риса плесенью, вывел формулу антибиотика, схожего с пенициллином. Ввиду того, что он не смог предложить практическое применение нового лекарства, его открытие было забыто. В 1897 г. французский военный врач Эрнест Дюшен заметил, что арабские конюхи собирают плесень с сырых седел и лечат ею раны лошадей. Дюшен тщательно обследовал плесень, опробовал ее на морских свинках и выявил ее разрушающее действие на палочку брюшного тифа. Результаты своих исследований Эрнест Дюшен представил в парижском институте Пастера, но они также не были признаны. В 1913 г. американским ученым Карлу Альсбергу и Отису Фишеру Блэку удалось получить из плесени кислоту, обладающую противомикробными свойствами, однако их исследования были прерваны с началом Первой мировой войны.
В 1928 г. британский ученый Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе исследования сопротивляемости человеческого организма бактериальным инфекциям. Он обнаружил, что некоторые колонии стафилококковых культур, оставленные им в лабораторных чашках, заражены штаммом плесени Penicillium Notatum. Вокруг пятен плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Это позволило ему сделать вывод о том, что плесень вырабатывает убивающее бактерии вещество, которое ученый назвал «пенициллином».
Флеминг недооценил свое открытие, полагая, что получить лекарство будет очень трудно. Его работу продолжили ученые из Оксфорда Говард Флори и Эрнст Чейн. В 1940 г. они выделили препарат в чистом виде и изучили его терапевтические свойства. 12 февраля 1941 г. инъекция пенициллина впервые была сделана человеку. Пациентом Флори и Чейна стал лондонский полицейский, умиравший от заражения крови. После нескольких инъекций ему стало лучше, однако запас лекарства быстро закончился, и больной скончался. В 1943 г. Говард Флори передал технологию получения нового препарата американским ученым, в США было налажено массовое производство антибиотика. В 1945 г. Александр Флеминг, Говард Флори и Эрнст Чейн были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Исследования российских и советских ученых
В 1870-х гг. исследованием плесени занимались медики Алексей Полотебнов и Вячеслав Манассеин, которые обнаружили, что она блокирует рост других микроорганизмов. Полотебнов рекомендовал использовать эти особенности плесени в медицине, в частности, для лечения кожных заболеваний. Но идея не получила распространения.
В СССР первые образцы пенициллина получили микробиологи Зинаида Ермольева и Тамара Балезина. В 1942 г. они обнаружили штамм Penicillium Crustosum, продуцирующий пенициллин. В ходе испытаний лекарство показало гораздо большую активность, чем его английские и американские аналоги. Однако полученный антибиотик терял свойства при хранении и вызывал повышение температуры у пациентов.
В 1945 г. в Советском Союзе начались испытания пенициллина, разработанного по западному образцу. Технология его производства была освоена НИИ эпидемиологии и гигиены Красной Армии под руководством Николая Копылова.
Признание
Массовое производство пенициллина было налажено во время Второй мировой войны. По некоторым оценкам, благодаря этому антибиотику в годы войны и после нее были спасены около 200 млн человек. Открытие этого препарата не раз признавалось одним из важнейших научных достижений в истории человечества. Большинство современных антибиотиков были созданы именно после исследования лечебных свойств пенициллина.
Среда обитания
Пеницилл – многоклеточный гриб, для которого почва является естественной средой обитания. Очень часто это растение можно увидеть в виде голубого либо зеленого налета плесени. Произрастает он на всевозможных субстратах. Однако чаще всего встречается на поверхности растительных смесей.
Строение гриба
Что касается строения, то гриб пеницилл очень похож на аспергилл, который также относится к семейству плесневелых грибов. Вегетативный мицелий данного растения прозрачный и ветвящийся. Состоит он, как правило, из большого числа клеток. От мукора гриб пеницилл отличается грибницей. У него она многоклеточная. Что касается мицелия мукора, то он одноклеточный.
Грифы пеницилла либо располагаются на поверхности субстрата, либо проникают внутрь его. От этой части гриба отходят приподнимающиеся и прямостоячие конидиеносцы. Подобные образования, как правило, в верхнем отделе ветвятся и формируют кисточки, которые несут окрашенные одноклеточные поры. Это конидии. Кисточки растения, в свою очередь, могут быть нескольких видов:
- несимметричные;
- трехъярусные;
- двухъярусные;
- одноярусные.
Определенный вид пеницилла образует из конидий пучки, которые называются коремии. Размножение грибка осуществляется путем распространения спор.
Почему это паразит
Грибы-паразиты (пеницилл и мукор) провоцируют порчу продуктов, а также принимают активное участие в разложении тканей, имеющих животное и растительное происхождение. Осуществляется это благодаря большому количеству ферментов. Стоит отметить, что налет плесени на растительном субстрате может образовываться одновременно несколькими разновидностями грибка. При этом питание данного вида растений осуществляется путем всасывания готовых органических компонентов. Именно по этой причине пеницилл считается паразитом.
Ботаническая характеристика
Относится к группе плесневых грибов. Грибной мицелий пеницилла – это его вегетативное тело. В отличие от мукора, у которого одноклеточный характер строения мицелия, мицелий пенициллина является многоклеточным, аналогичный тому, что имеет в строении друга группа высших грибов – шляпочных. Мицелий разделяется перегородками – септами. Грибница состоит из комплекса гиф, представленных цепочками, состоящими из отдельных клеток. Грибные нити, неправильно ветвящиеся, чаще не окрашены. Размножается спорами, образующимися на концах гиф в виде кисточек, называемых конидиями. Они бывают одно- двух- и трехъярусными и несимметричными.
В роду Пеницилл есть сапротрофные и паразитарные организмы.
По внешнему описанию и строению гриб пеницилл схож с аспергиллом. Плодовые тела грибов пенициллиума изучены только у отдельных разновидностей и представляют собой микроскопических размеров закрытые клейстотеции, имеющие шаровидную форму, по структуре жесткие, сохраняющие свой внешний вид на протяжении нескольких недель, иногда – месяцев. Окраска бывает разной – белая, желтая, оранжевая и коричневая, в редких случаях – черная либо красная.
Некоторые грибные колонии представителей рода Пеницилл способны образовывать склероции.
Типы пеницилловых колоний
Условно выделены 4 основных типа:
- Бархатистые: у них практически все вегетативные части гиф погружены в агар (питательную среду, субстрат), на поверхности субстрата располагаются конидиеносцы в виде густой массы с бархатистым видом.
- Войлочные, или шерстистые: у них развит воздушный грибной мицелий со стерильными белыми краями, от воздушных гиф ответвляются конидиеносцы.
- С наличием мицелиальных тяжей: у них воздушный мицелий состоит из сплетений гиф, которые поднимаются над поверхностью почвы (субстрата) и несут на себе ответвления с конидиями.
- С наличием коремий, или пучковатые: конидиеносцы собраны в простые агрегированные пучки, создавая форму крупной зернистой массы.
Польза
Внезапный интерес к Пенициллам возник в конце 19 века при открытии свойства плесневого гриба штамма Penicillium notatum, убивать кокковую и некоторую бактериальную среду. Кроме того, сам процесс жизнедеятельности гриба, оказался, в некотором роде полезным, для сыроваров, использующих штамм Penicillium roqueforti для производства сыра Рокфор, обладающего благодаря Пенициллам изысканной голубой плесенью и специфическим вкусом.
Особое свойство этих грибов – продуцировать глюконовую, лимонную кислоты, пектиновые вещества, пенициллин. Кроме фармацевтики, это свойство используется в пищевой промышленности, при производстве соков – фермент Пеницилл используют для осветления полуфабрикатов.
Наносится ли вред человеку
Многие считают, что грибы пенициллы – бактерии. Однако это далеко не так. Некоторые разновидности данного растения обладают патогенными свойствами относительно животных организмов и человека. Больше всего вреда наносится в тех случаях, когда плесневый грибок поражает сельскохозяйственные и пищевые продукты, интенсивно размножаясь внутри них. При неправильном хранении пеницилл поражает корма. Если его скормить животным, то не исключена их гибель. Ведь внутри такого корма скапливается большое количество токсических веществ, которые негативным образом сказываются на состоянии здоровья.
В фармацевтике
Плесневые грибы рода Пеницилл являются природным материалом для получения лекарства пенициллин, входящего в группу антибиотиков.
Ирина Селютина (Биолог):
В первые годы производства, пенициллин получали с использованием штаммов гриба, выделенных из природных источников (Penicillium notatum и P. chrysogenum). Затем был получен мутантный штамм Q-176 с высокой продуктивностью. Высокопродуктивные штаммы получают преимущественно с помощью сильнодействующих факторов – рентгеновских и УФ лучей, химических мутагенов. В 1946 г. синтезировали пенициллин, идентичный натуральному, полученному биологическим путем.
Продуцируют грибы пенициллины вещества, нейтрализующие и подавляющие жизнедеятельность бактерий, не давая развиваться прокариотическим организмам.
В пищевой промышленности
Некоторые разновидности используют в пищевой промышленности для сыроварения. Под влиянием содержащихся в грибках липолитических и протеолитических ферментных веществ оказывающих активное воздействие на молочные жиры и белки, сыры обретают рыхлую и маслянистую структуру, специфические гастрономические качества и запах. Такие сыры – голубые, отличающиеся зелено-голубоватым цветом сырной массы, получают с использованием некоторых видов пенициллов, т.н. «благородной плесени», например, Penicillium roqueforti.
Заболевания, вызываемые грибами
В период роста колоний и жизнедеятельности, плесневые грибы выделяют продукты метаболизма, токсические вещества. С увеличением роста колонии, соответственно, растет уровень токсического воздействия на окружающую среду.
Токсины плесневых грибов:
- Патулин;
- Цитринин;
- Охратоксин;
- Афлатоксин и проч.
Сравнение Пеницилла и Мукора
Пеницилл и Мукор – наиболее распространенные из так называемых плесневых грибов. Первый называют зеленой или голубой плесенью, второй – белой.
Оба рода размножаются спорами и участками мицелия. У Пенициллов образование спор происходит на веточках множественных спорангиеносцев. У Мукоров – на бесцветных одиночных спорангиеносцах в головчатых спорангиях сферической формы.
Главное отличие между грибами заключается в структуре их мицелия (грибницы). Род Penicillium обладает ветвистым многоклеточным мицелием. У рода Mucor мицелий представлен одной крупной сильноразветвленной клеткой со множеством ядер, не разделенной перегородками.
Патулин
При попадании в организм раздражает желудочно-кишечный тракт, вызывая рвоту и понос. Обладает выраженным мутагенным и токсикогенным свойством, это значит, что существует риск нарушения ДНК-цепи при попадании определенной дозы в организм, с соответствующими последствиями.
При введении небольшой дозы микотоксина в организм изменений не наблюдается, однако, яд не накапливается в организме. Смертельная доза для человека на практике не рассчитана, но существует предположение, что летальный исход наступает при определенной к весу дозе, в результате отечности легких.
Условно переносимая доза – 6,5 мкг/кг массы тела в неделю.
Цитринин
Токсин, который при прямом воздействии на организм, вызывает поражение почек у человека.
Охратоксин
Имеет выраженное нефротоксическое действие, подобно цитринину, токсин особо опасен для беременных женщин, вызывая у плода отклонения от нормы на физиологическом уровне.
Афлатоксин
Этот микотоксин является природным загрязнителем злаковых культур, арахиса, подсолнечника и других масляничных культур. Это выраженный гепатоканцероген, вызывающий раковые опухоли злокачественного характера.
Зеараленон
Токсин Зеараленон – токсин, имеющий выраженное эстрогенное действие, природный анаболик, увеличивающий количество мужских гормонов в организме.
Остальные проявления плесени
Как правило, в повседневной жизни люди больше привыкли сталкиваться с обычными проявлениями плесени, которая может быть образована на продуктах питания:
- на яблоках;
- персиках;
- апельсинах;
- лимонах.
Причина ее возникновения может быть разной – от наличия на фрукте проколов до неправильных условий хранения. Употреблять в пищу фрукты на которых образовалась плесень или гниль не стоит, даже если вырезать испорченную часть.
Отдельно стоит упомянуть о плесени, образующейся в жилых помещениях. Как правило, это помещения:
- с низкой циркуляцией воздуха;
- с отсутствием вентиляции;
- повышенной влажностью.
Такие условия наиболее благоприятны для развития плесени, которая может быть причиной частых простудных заболеваний, астмы, разного рода аллергий. Если при полноценном питании тревожат следующие симптомы, следует проверить помещение на наличие грибковых поражений стен, окон или полов.
Симптоматика
Симптомы микотических заболеваний:
- Частая простуда.
- Кашель, насморк без прогрессирования воспалительных заболеваний.
- Астматическая одышка.
- Рецидивирующие сезонные высыпания на коже.
- Изменение структуры ногтевых пластин.
- Диарея, частые проблемы с кишечником.
- Головная боль.
- Нервозность, бессонница, депрессивное состояние.
- Общая слабость, незначительное повышение температуры.
Если симптомы повторяются через небольшие промежутки времени, сезонно или безо всякой причины (прием препаратов, хроническое установленное заболевание) и дополнительный прием витаминных комплексов не приносит или приносит кратковременный эффект, следует проверить квартиру на предмет грибка.
В жилых помещениях грибок встречается:
- в ванных комнатах;
- под окнами;
- на стенах под раковинами.
Также, может попадать в квартиру с грязью и пылью с улицы. Для устранения порой достаточно обработки стены медным купоросом и последующей поддержки гигиены в квартире.
Онихомикоз, вызываемый плесневыми грибами рода Пенициллум встречается реже, чем Кандида или другими, но также, вероятен. Лечение в любом случае нужно начинать с диагностики, которая определяет конкретный инфекционный агент, поражающий ноготь.
Аллергическая астма, вызываемая плесневыми грибами, имеет все симптомы полноценного заболевания, и определить истинное это заболевание или аллергическая реакция, тоже возможно после диагностики.
Не стоит недооценивать влияние на организм грибов, плесени в доме, т.к. для людей со сниженным иммунитетом – больных, младенцев, детей, стариков и беременных женщин – это может быть чревато серьезными последствиями.
Применение в фармацевтике и пищевой промышленности
Несколько видов рода Penicillium играют центральную роль в производстве сыра и различных мясных продуктов. Грибы Пенициллы найдены в так называемых голубых и белых сырах. P. camemberti и P. roqueforti культивируются в качестве плесени на камамбере, бри, рокфоре, горгондзоле, данаблю и многих других продуктах.
P. nalgiovense, chrysogenum, P. salamii используются для ферментации – улучшения вкуса окороков и сухих колбас. Самый известный продукт – салями. Данные виды предотвращают колонизацию продуктов другими вредными плесневелыми грибами и бактериями.
Род включает в себя широкий спектр видов плесени, которые являются источником антибиотиков. Пенициллин – препарат, продуцируемый P. chrysogenum – был случайно открыт Александром Флемингом в 1929 году. Ученый обнаружил вещество, подавляющее жизнедеятельность и ингибирующее рост грамположительных бактерий. После этого открытия мир медицины коренным образом изменился.
Говард Флори и Эрнст Чейн очистили и получили концентрированное соединение, пригодное для использования в медицине. Свойства препарата позволили спасти миллионы жизней. Флеминг, Флори и Чейн совместно получили Нобелевскую премию по медицине в 1945 году.
Интересно! Гризеофульвин является противогрибковым препаратом и химиотерапевтическим средством, обнаруженным у P. griseofulvum. Из некоторых виды грибов также получают вещества, способные ингибировать рост опухолевых клеток. Среди них: P. pinophilum, P. canescens и P. glabrum.
Вывод
Как видим, грибы Пенициллы по-разному воспринимаются с точки зрения человека. С одной стороны, плесень способна поражать пищевые продукты, делая их непригодными для использования. С другой – ряд видов Penicillium используются для получения ценных лекарств, очищения от загрязнений окружающей среды, для производства сыров и мясных деликатесов.
Заключение
Грибы пенициллы входят в число плесневых. Приводят к появлению плесени на органических продуктах и обогащенной среде с повышенной влажностью. Способны причинить вред здоровью. Применимы в фармакологических целях и продуцируют пенициллин убивающий бактерий, а также используются в пищевой промышленности как фермент при сыроварении.
- https://GribokBolezn.ru/gribok/penicillium-roqueforti-plesen.html
- https://pro100ogorod.ru/griby/penicill.html
- https://gribnikoff.ru/vidy-gribov/ne-sedobnye/penitsill/
- https://tass.ru/info/2659525
- https://FB.ru/article/279600/grib-penitsill-stroenie-svoystva-primenenie
- https://FermoVed.ru/gribyi/penicill-stroenie.html