Diezgan detalizētu informāciju par mums interesējošiem organismiem sniedz mācību grāmatas par tēmu "bioloģija" (6. klase). Tomēr sēņu vispārīgās īpašības ir visu grāmatu un zinātnisko rakstu tēma. Un tas nav pārsteidzoši – tos pētīt ir ļoti interesanti.
Sēnes, kuru vispārīgās īpašības ir izklāstītas šajā rakstā, saskaņā ar ekoloģiskajiem un trofiskajiem rādītājiem, ir heterotrofiski eikarioti ar tikai osmotrofisku uztura veidu. Šī definīcija tos skaidri atšķir no citiem organismiem biotas aizņemtajā telpā. Sēņu vispārīgās īpašības liecina, ka tieši osmotrofiskais uztura veids nosaka to morfoloģiskās, fizioloģiskās un bioķīmiskās īpašības.
Sēņu veģetatīvais ķermenis
Lielākajai daļai sēņu veģetatīvā ķermenis ir ļoti sazarots pavediens (hifas) ar neierobežotu augšanu, kuru kopums tiek sauktsmicēlijs vai micēlijs. Parasti micēlijs ir pilnībā iegremdēts substrātā (augsnē, augu audos, dzīvnieku izkārnījumos, augu atliekās utt.), un šādas tā struktūras iezīmes ļauj visam ķermenim maksimāli iegūt barības vielas no tā, izmantojot eksoosmozi.
Organiskās vielas uzskaitītajos substrātos galvenokārt ir lielmolekulāru polimēru veidā (olb altumvielas, polisaharīdi, nukleīnskābes), kas neiziet cauri šūnu membrānām. Tāpēc sēnītes, kuru vispārīgās īpašības mūs interesē, substrātā izdala depolimerāzes enzīmus, kas sadala polimērus līdz oligo- un monomēriem, kurus var transportēt šūnās. Ja dzīvniekiem gremošanas enzīmi izdalās zarnās, tad sēnēs tie izdalās ārpusē, un tad sēnīšu hifus var pielīdzināt zarnām, kas izgrieztas uz āru.
Sēņu pavairošana
Pilnīga micēlija iegremdēšana substrātā ierobežo iespēju tiem nosēsties kosmosā. Tādēļ to reproduktīvie orgāni izvirzās uz substrāta virsmas vai paceļas virs tās, lai izplatītos gaisā vai (ja substrāts atrodas ūdenī) ūdens vidē. Daudzām sēnēm (makromicetēm) sporu nesošie orgāni ir lieli, labi redzami ar neapbruņotu aci (virs augsnes paceļas cepurītes vai uz koka augošas sēnes). Citām sēnēm (mikromicetēm) ir nelieli sporulācijas orgāni, to uzbūve ir redzama tikai mikroskopā, bet, masveidā attīstoties, tās veido krāsainas plāksnes pelējuma veidā uz dažādiem substrātiem.
Divas sēņu karaļvalstis
Filoģenētiskās konstrukcijas liecina, ka "sēņu" ekomorfs nav viendabīga monofilu grupa, bet ir sadalīta divās filās (karaļvalstīs). Lielākā daļa, ko sauc par "īstajām sēnēm" (eumycetes), ir monofiliskas un veido īsto sēņu (sēņu) valstību. Mazāka daļa, ko sauc par "sēnēm līdzīgiem organismiem" (pseidomicītiem), kopā ar dažām aļģēm ir iekļauta Stramenopila valstībā, kurā tā ir sagrupēta divās daļās - Oomycota (oomycetes) un Labyrinthulomycota (tīklveida gļotu pelējums). Pamatojoties uz šo iedalījumu, tiek veidots vispārīgs sēņu raksturojums. Cepuru sēnes, kā redzat, ir tikai daļa no to daudzveidības.
Primārie un sekundārie metabolīti
Visus metabolītus nosacīti iedala primārajos un sekundārajos. Primārie metabolīti ir nepieciešami organisma augšanai un ir neaizvietojami. Tās ir nukleīnskābes, olb altumvielas, ogļhidrāti, koenzīmi, lipīdi utt. No tiem tiek veidotas šūnu organellas - kodoli, mitohondriji, ribosomas, šūnu sienu un membrānu struktūras, kas ir sēnēm. Primāro metabolītu vispārīgā īpašība ir tāda, ka to nogulsnes šūna izmanto kā uztura un enerģijas avotus. Sekundārie metabolīti ir nepieciešami, lai organisms pielāgotos dzīves apstākļiem. Dažās sugās tie var būt sastopami, bet citās to nav. Atšķirībā no primārajiem metabolītiem, sekundārie metabolīti parasti ir savienojumi ar zemu molekulmasu.
Proteīni
Strukturālie proteīni ir daļa no šūnu sienas, membrānas struktūrām,hromosomas, no kurām uzbūvēti citoskeleta elementi - mikrocaurules un mikrofilamenti. Enzīmu proteīni nodrošina visus intracelulāros procesus un mijiedarbību ar vidi.
Ogļhidrāti
Strukturālie polimēru ogļhidrāti ir sēņu šūnu sienas pamatā. Šādu ogļhidrātu vispārīgās īpašības ķīmiskā sastāva ziņā ļauj tos iedalīt trīs grupās: glikoze, citi monosaharīdi un ogļhidrāti, kas kovalenti saistīti ar peptīdiem (glikoproteīniem).
Glikozes polimēri ir glikāni, hitīni un celuloze. Glikāni ir lineāras vai sazarotas glikozes molekulu ķēdes. Tie veido vairuma sēņu šūnu sienas ārējo slāni. Hitīna molekulās glikozes atliekas ir savienotas ar aminogrupām (aminētas), kurām, savukārt, ir pievienotas (acetilētas) etiķskābes atliekas. Molekulas, kas "savstarpēji saistītas" ar citu polisaharīdu sazarotām molekulām, veido spēcīgu šūnas sienas rāmi. Celuloze tika konstatēta visos pētītajos oomicetos, kuros tā veido aptuveni 10% no šūnu sieniņu masas. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka īstām sēnēm tā trūkst, bet tagad tās klātbūtne ir parādīta dažu ascomycetes (ģints Ophiostoma) sieniņās.
Citu monosaharīdu (mannozes, galaktozes utt.) polimēri, ko augstākajos augos sauc par hemicelulozi, nav atrodami visās sēņu grupās. Rauga šūnu sieniņās ir īpaši daudz mannozes polimēru – mannānu. Acīmredzot šāds sienas sastāvs nodrošina labāku pumpuru veidošanos nekā glikāns.
Beidzot sēņu vispārīgās īpašības varpapildināt ar to, ka to šūnu sienas, tāpat kā augi, satur daudzus polisaharīdus, kas saistīti ar olb altumvielu molekulām – peptidoglikānus, mannanoproteīnus u.c. Tie veido daudzslāņu šūnu sienas vidējo slāni un tiem ir svarīga loma gan šūnu strukturālās integritātes uzturēšanā. un tā apmaiņas procesos ar vidi.
Rezerves ogļhidrāti
Šajā rakstā ir sniegts diezgan detalizēts vispārīgs sēņu apraksts. Skolas 6. klase ir laiks, kad pirmo reizi bioloģijas stundās iepazīstam šos organismus sīkāk. Piedāvājam padziļināt zināšanas un izpētīt tās sīkāk. Pāriesim pie rezerves ogļhidrātu apraksta.
Sēnes nav atradušas galveno augstākajiem augiem un daudzām aļģēm raksturīgo rezerves polisaharīdu – cieti. Glikoze eumycetes tiek uzglabāta kā glikāns, kas ir tuvu dzīvnieku cietes glikogēnam. Papildus glikāniem sēnēs ir arī citi uzglabāšanas ogļhidrāti, no kuriem daži ir unikāli sēnīšu valstībā. Tas galvenokārt ir disaharīds trehaloze. Ilgu laiku trehaloze tika atrasta tikai sēnēs, tāpēc tā saņēma savu otro nosaukumu - mikoze. Tagad tas ir atrodams arī dažos augstākos augos kā neliels savienojums. Trehalozei ir svarīga loma sēnīšu šūnu pielāgošanā stresam un osmotisko procesu regulēšanā. Sēņu šūnās ir arī cukura spirti – mannīts, sorbīts, ksilīts utt.
Lipīdi
Lipīdi (glicerīna esteri ar taisnas ķēdes alifātiskām monokarbonskābēm) ir svarīgirezerves produkti, tie nogulsnējas šūnā tauku pilienu veidā. Sēnēm raksturīgs augsts polinepiesātināto (ar vairākām dubultsaitēm alifātiskajā ķēdē) taukskābju saturs, piemēram, linolēnskābes – ar trim un arahidonskābes – ar četrām dubultsaitēm. Fosfolipīdu veidā (ēteriski saistīti ar fosforskābi) lipīdi ir galvenās šūnu membrānu sastāvdaļas. Svarīga loma membrānas struktūru veidošanā ir arī sterīnu lipoīdiem, kas piešķir membrānai izturību. Atšķirībā no dzīvnieku holesterīna, kura molekulā ir 27 oglekļa atomi (C-27), un augu fitosterīniem (C-29), galvenais sēņu sterīns ir ergosterols (C-28).
Sekundārie metabolīti: pigmenti
Sēnēs nav fotosintētisko pigmentu, bet tās rada lielu skaitu savienojumu, kas krāso micēliju, pavairošanas orgānus vai substrātu. Pēc ķīmiskās būtības lielākā daļa pigmentu ir terpenoīdi (karotinoīdi) vai aromātiski savienojumi. Viņi veic dažādas funkcijas. Tātad apelsīnu karotīna atvasinājumi izraisa gļotādas sēnīšu dzimumprocesa gaitu; Aspergillus tumši zaļie un melnie fenola pigmenti nogulsnējas tikai sporu nesošajā aparātā, kas atšķirībā no substrāta micēlija veidojas gaisā, un sporās aizsardzībai no ultravioletās gaismas; tumšas krāsas melanīns nogulsnējas šūnu sieniņās, palielinot to izturību.
Toksīni un antibiotikas
Daudzas sēnes ražo savienojumus, kas ir toksiski citiem organismiem, kasbieži tiek atzīmēts, kad tiek sastādīts vispārīgs sēņu apraksts (6. klases mācību grāmata vai mācību grāmata augstskolai). Mikroorganismiem toksiskās vielas sauc par antibiotikām, augiem toksiskās – fitotoksīniem, dzīvniekiem un cilvēkiem toksiskās – par mikotoksīniem. Dažiem sēnīšu metabolītiem, kas ir toksiski dažādām organismu grupām (mikroorganismiem un augiem, augiem un dzīvniekiem), ir sarežģīta iedarbība. Antibiotikas sintezē daudzas augsnē dzīvojošas sēnes, kurām par barības vielu substrātiem jākonkurē ar citiem mikroorganismiem. To ķīmiskā būtība un darbības mehānisms ir dažādi. Tādējādi antibiotikas penicilīni un cefalosporīni kavē šūnu sieniņu sintēzi baktērijās, trihotecīni - proteīnu sintēzi eikariotu mikroorganismos, grizeofulvīns - mitozi.
Fitotoksīni un mitotoksīni
Fitotoksīni, ko sēnītes izdala inficēta auga audos, izraisa augu šūnu nāvi, kas pēc tam kļūst par vieglu laupījumu parazītam. Toksīni inhibē enzīmu procesus inficēto augu šūnās (piemēram, sēnītes Alternaria tentoksīns kavē fotosintētisko fosforilēšanos), tiem piemīt spēcīga membranotropa iedarbība un tie ietekmē vielu transportēšanu caur membrānām, jonu transmembrānu (fuzārīnskābe, fusikokcīns u.c.).).
Mikotoksīnus iedala divās grupās - mikroskopisko sēņu toksīni (mikromicīti) un makromicītu sēņu toksīni ar lieliem augļķermeņiem. Pirmie ir īpaši bīstami sēnēm, kas inficē auguspārtikā izmantotie produkti. Piemēram, melno graudu sklerocijās uzkrājas alkaloīdi (slāpekli saturoši heterocikli), kas ir nervu indes. Cepšanas laikā tie netiek iznīcināti, tāpēc no miltiem cepta maize ar m altu sklerociju piejaukumu ir ārkārtīgi bīstama. Tās lietošana var izraisīt nopietnu saindēšanos, kas bieži vien ir letāla. Vēl viens graudaugu parazīts ir vārpu fuzariozes izraisītājs. Šī ir Fusarium sēne, kas graudos izdala terpenoīdus toksīnus, kas arī izraisa nopietnu saindēšanos (maizi, kas cepta no Fusarium inficētiem miltiem, tautā sauca par "piedzērušos maizi", jo tā izraisīja reiboni, vemšanu un citus simptomus, kas atgādina smagu saindēšanos ar alkoholu).
Pārtikas sēnes
Šobrīd diezgan daudz informācijas par viņu uzturu ir uzkrājusi bioloģijas zinātne. Sēņu vispārīgās īpašības no šī viedokļa ir šādas. Lielākajai daļai sēņu barošanās notiek uz augu rēķina, tāpēc tajās ir aktīvi fermenti, kas sadala strukturālos un uzkrājošos polisaharīdus dzīvos augos un augu atliekās. Tās ir pektināzes, kas sadala poligalakturonskābi (pektīnu) zemas molekulmasas oligogalakturonīdos, ksilanāzēs, celobiāzēs un celulozēs, kas šķeļ celulozi un hemicelulozi - galvenos augu šūnu sienas ogļhidrātu komponentus, amilāzi, kas sadala cieti u.c. augu šūnu masas pēc celulozes ir lignīns, kas ir aromātisko gredzenu trīsdimensiju polimērs. Īpaši daudz to lignified šūnās. Lignīns ir noturīgākais augu polimērs, un tikai sēnēs (galvenokārt koksni iznīcinošās sārņu sēnēs) ir lignāzes enzīmi, kas to noārda. Parazītiskās sēnes, kas ietekmē dzīvnieku un cilvēku ādu (ādu, matus, spalvas), izdala enzīmus, kas iznīcina keratīna proteīnu, no kura tās veidojas.
Lielāko daļu no uzskaitītajiem fermentiem šūnas sintezē nevis pastāvīgi enerģijas taupīšanas nolūkos, bet tikai atbilstošās vielas klātbūtnē vidē (piemēram, ja vidē nav pektīna, tad pektināze nav sintezēts). Tie nav konstitutīvi, bet pakļauti substrāta indukcijai. Turklāt tie neveidojas, ja barotnē ir barības vielu maisījums ar labvēlīgākiem enerģijas metabolisma savienojumiem (katabolītiem). Piemēram, vairuma polisaharīdu iznīcināšanas galaprodukts ir glikoze, tāpēc vidē, kurā papildus pektīnam vai celulozei ir glikoze, pektināzes un celulāzes netiek ražotas. Diez vai ir ieteicams veikt sarežģītus ķīmiskos procesus, lai iegūtu glikozi, ja tā jau ir augšanas vidē. Šo regulējumu sauc par katabolītu represijām.
Aseksuāla vairošanās
Turpinot atklāt tādu tēmu kā "Sēņu vispārīgās īpašības", īsumā aprakstīsim vairošanās īpatnības. Aseksuālu vairošanos šajos organismos var veikt kustīgas un nekustīgas sporas. Zoosporas veido nelielu skaitu ūdens un sauszemes sēņu, kurās ir skaidri izsekojamas ģenētiskās attiecības ar ūdens. Ziedu struktūra omicetu un hifihitrijas zoosporās ir līdzīga tai, kas aprakstīta ochrophytes.aļģēs un chitridiomicetes tiks aplūkotas šīs grupas aprakstā. Lielākā daļa sēnīšu sugu vairojas ar nekustīgām sporām, kas norāda uz to ļoti ilgu izkļūšanu krastā. Sporas var veidoties endogēni sporangijās (sporangiosporas) vai eksogēni (konidijas). Endogēnās sporas izdalās tikai pēc sporangija iznīcināšanas, kas parasti notiek, kad tas kļūst mitrs. Parasti sporangijās veidojas liels skaits (tūkstošiem) sporu, tomēr dažas sugas veido nelielas sporangijas (sporangioles), kurās ir tikai dažas sporas (dažkārt viena). Pēdējā gadījumā sporangiolu membrānas un sporas var apvienoties, un tad endogēnā spora darbojas kā eksogēna. Tas norāda uz primāro endogēno sporu sastopamību, kas bija eksogēno sporu priekšteči.
Seksuālā pavairošana
Visizplatītākais un vienkāršākais seksuālo procesu veids ir divu veģetatīvo šūnu saplūšana, kas nav diferencētas gametās, ko sauc par somatogāmiju. Līdzīgs dzimumprocesa veids ir raksturīgs ascomycete rauga sēnītēm, daudzām bazidiomicetēm un citām sēnēm. Dažreiz tas notiek pat bez šūnu saplūšanas, vienkāršas kodolu saplūšanas šūnā. Pirms sarežģītāka seksuāla procesa tiek atdalītas partnera micēlija vietas (gametangija), kuras pēc tam saplūst. Šāds seksuāls process, gametangiogāmija, ir raksturīgs daudziem zigo- un ascomycetes. Visbeidzot, sēnēm ir arī gametogāmija, kas raksturīga citiem eikariotu organismiem, t.i. specializēto gametu saplūšana.
Klasiskā izo- un heterogāmija, kas raksturīga aļģēm,ir sastopami tikai zemākajās sēnēs - chitridiomycetes. Sēnēs vispār nav klasiskās oogamijas. Pat oomicetiem, kas nosaukti to oogamijas dēļ, nav vīriešu dzimuma gametu (spermatozoīdu vai spermatozoīdu), un oogonija olām nav savas šūnu sienas, un tās sauc par oosfērām. Dažām marsupiālu sugām ir oogonijs (bet bez sieviešu olšūnas gametām, t.i., kas pārstāv gametangiju), bet nav anteridija, tāpēc apaugļošanās notiek ar veģetatīvo hifu. Citām ascomycete un bazidiomycete rūsas sēnēm ir vīriešu dzimuma gametas - spermatozoīdi, bet trūkst sieviešu dzimumšūnu un dažreiz gametangijas (spermatogāmija). Dažām sugām spermatozoīdiem ir divējādas funkcijas - vīriešu dzimuma gametas un aseksuālas sporas (konidijas).
Secinājums
Sēņu vispārīgās īpašības: uzturs un elpošana, sporu vairošanās – tas viss ļoti interesē dabas mīļotājus. Galu galā tie ir unikāli organismi, kas nepieder ne augiem, ne dzīvniekiem. Atverot mācību grāmatā tēmu "Sēņu vispārīgās īpašības" (7. klase), jūs uzzināsit, ka tās veido atsevišķu valstību. Pārējās valstības ir dzīvnieki, augi, vīrusi un baktērijas. Tēma "Sēņu vispārīgās īpašības un nozīme", kas izklāstīta skolas mācību grāmatās un šajā rakstā, ir tikai pamatinformācija par tām. Par tiem ir uzrakstītas veselas grāmatas, tāpēc tās var pētīt ļoti ilgi. Viena no interesantākajām tēmām, mūsuprāt, ir pelējuma sēnīšu vispārīgās īpašības. Pelējums ir viens nosenākā dzīvo organismu suga uz Zemes. Tas parādījās pirms 200 miljoniem gadu un jūtas lieliski mūsdienu apstākļos. Atveriet jebkuras skolas mācību grāmatas sadaļu "Sēņu valstība. Vispārīgi raksturojumi" (6. klase), un par to atradīsiet sīkāku informāciju.
