مخمرها و قارچ ها احتیاجات تغذیه ای نسبتاً ساده ای دارند و اکثرگونه ها اگر درشرایط هوازی با گلوکز ، نمک های آمینوم ، یون های غیر آلی و تعداد کمی فاکتورهای رشدی حمایت شوند، این توانایی را برای بقاء کاملاً خوب دارند.

جدول 1. اجزاء فعالی یک سلول قارچی ایده آل

فعالیت

اندامک یا ساختار سلولی

از یک غشاء پلاسمایی که به عنوان یک سد تراوایی انتخابی برای انتقال ملکول های آب دوست درانتهای بیرونی سلول های قارچی تشکیل شده است. پرتوپلاسم شامل پروتئین ها و آنزیم هایی است که برای عبور از دیواره سلولی ناتوان هستند. دیواره سلول که به سلول شکل میدهد و ازسلول هم حمایت می کند، در تعامل سلول ها ، دریافت سینگنال ، فعالیت آنزیم های اختصاصی درگیر است. کرک ها در اتصال جنسی درگیر هستند. کپسول برای حفاظت کردن و جلوگیری ازدست رفتن آب سلول و جلوگیری ازحمله به سلول کاربر دارد.

 

پوشش سلولی

نسبتاً کوچک، شامل کروموزم ها(DNA ترکیبات پروتئینی) دادن مواد ژنتیکی به سلول های دختری در تقسیمات سلول و تقسیمات هسته  ای و دراین محل RNA رونویسی و پردازش می شود.

 

هسته ها

محل متابولیسم تنفسی تحت شرایط هوازی ، شرایط بی هوازی برای اسید های چرب، استرول و متابولیسم آمینو اسید است.

 

میتوکندری

ریبوزوم ها روی شبکه اند و پلاسمی قرار دارند جاییکه پروتئین ها بیوسنتز می شوند.

 

شبکه اندوپلاسمی

 

از چندین زیر واحد پروتئاز پیچیده درگیر در تنظیم تجدید پذیری پروتئین تشکیل شده است.

 

Proteasome

 

یک سیستم ترشحی برای وارد کردن (ذره خواری) و خارج کردن ( بیرون یاخته ای)پروتئین است.

 

دستگاه گلژی و وزیکول ها

 

یک منبع ذخیره ای (آمینو اسید، پلی فسفات ، فلزات) انتقال پروتئین ها و PH درون سلولی را کنترل می کند. در قارچ ها ی ریسه ای واکوئل های لوله ای مواد را در 2 جهت هیف های طولانی انتقال می دهند.

 

واکوئل

 

 

    مواد غذایی ماکرو غلظت هایی درحد میلی مولار شامل منابعی ازکربن، نیتروژن ، اکسیژن ، سولفور، فسفر، پتاسیم، و منزیم را فراهم می کند. ومواد غذایی میکرو غلظت هایی در حد میکرو مولار شامل مقادیر ناچیزی از عناصر کلسیم، کوپر، آهن، منگنز و روی را که برای رشد قارچ ها ضروری است فراهم می کند.(درجدول 1.4 می بیند)بعضی از قارچ ها به صورت الیگوتروف (oligotrophic ) هستند که ظاهراً با مواد غذایی اندک محدودی رشدمی کنند، بقاء آن ها به وسیله دریافت کردن مقادیر ناچیزی از ترکیبات آلی فرار از اتمسفر است.

جدول ۲. عناصر مورد نیاز سلول های قارچی

فعالیت های سلولی

منابع رایج

عناصر

عنصر ساختمانی سلول های قارچی در ترکیب با هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن است، منبع انرژی است.

موادقندی

کربن

پروتون های منتقل شده غشاء نیرو حیاتی برای تغذیه قارچ ها را تحریک می کنند. PH اسیدی درون سلولی برای متابولیسم قارچ ها ضروری است.

پروتون از محیط های اسیدی

هیدروژن

یک سوبستریت برای تنفس و سایر فعالیت های آمیخته آنزیم های اکسیدایتو است برای سنتز اسیدهای چرب سیر نشده و ارگوسترول ضروری است

هوا، O2

اکسیژن

به طور بنیادی و عملاً به عنوان آمینو نیتروژن های آلی در پروتئین و آنزیم ها است.

نمک های آمینیوم، اوره، آمینو اسیدها

نیتروژن

هدایت انرژی ، نوکلئیک اسید و ساختار غشاء

فسفات

فسفر

تعادل یونی، فعالیت آنزیم ها

نمک های K+

پتاسیم

فعالیت آنزیم ها، سلول و ساختار اندامک ها

نمک های MY2+

منزیم

کاپتو آمینو اسید و اسید و ویتامین ها

سولفات، متیو نین

سولفور

امکان پیام آور ثانوی درهدایت سیگنال ها

نمک های Ca2+

کلسیم

تقلیل متقابل رنگدانه ها

نمک های مسی

مس

سیتو کوروم، پروتئین های قرمز

نمک های فریک، fe3+ که بوسیله سیدرفور کلاته می شود و fe2+ را آزاد میکند

آهن

فعالیت آنزیم ها

نمک mn2+

منگنز

فعالیت آنزیم ها

نمک zn2+

روی

فعالیت آنزیم اوراز

نمک Ni2+

نیکل

متابولیسم نیترات، ویتامین B1

Na2 MOO4

مولیبدن

 

    قارچ ها موجوداتی کموارگانوتروف هستند که برای تأمین کربن و انرژی نیاز دارند شکل های مختلف ترکیبات آلی را تثبیت کنند. مواد قندی برای رشد قارچ به میزان فراوان استفاده  می شود و می توانند محدوده ای از قندهای شش کربنی ساده مثل گلوکز به پلی ساکاریدها مثل نشاسته و سلولزو هیدروکربن های آروماتیک را در بر داشته باشد.( inc . lignin) . جدول 1.5 خلاصه منابع گوناگون کربن است که به وسیله ی مخمرها و قارچ ها ریسه ای مورد استفاده قرار می گیرد. قارچ های بدون تغذیه ثابت (non-diazo throphic) ( نمی توانند نیتروژن را تثبیت کنند) هستند و نیاز دارند با ترکیبات حاوی نیتروژن یا هر شکل مواد غیر آلی مثل نمک های آمینیوم یا شکل مواد آلی مثل آمینو اسیدها تأمین شوند.

   آمینیوم سولفات معمولاً به عنوان منبع نیتروژن در محیط های کشت قارچی به کار گرفته می شود. همچنین یک منبع قابل استفاده ازسولفور را فراهم می کند. بسیاری از قارچ ها ( اما نه مخمر S. Cervisiae) همچنین می توانند در روی نیترات رشد کنند و اگر در این کار توانا باشند، بنابراین ممکن است نیترات را به کار ببرند . آنزیم احیاء کننده نیترات به وسیله آنزیم احیاء کننده نیتریت آنزیم های مسئول تبدیل نیترات به آمونیاک هستند. بسیاری ازقارچ ها می توانند آمینو اسیدها، آمین ها، آمید ها را مانند منابع نیتروژنی جذب کنند.

   کاربر اوره در قارچ ها رایج است و بعضی از مخمرهای بازیدومیستی به عنوان اوره  مثبت (توانا بودن در استفاده از اوره) هستند درحالی که آسکومیست های مخمری به عنوان اوره منفی طبقه بندی می شوند. در اصطلاح نیاز اکسیژن، بیشتر قارچ ها هوازی هستند. اگر چه مخمرهایی مثل S.cervisia گاهی اوقات به صورت موجودات غیر هوازی اختیاری اشاره می شوند و آن ها نمی توانند در واقع در شرایط  صرفاً بدون هوا رشد کنند، مگر اینکه با بعضی از اسیدهای چرب و استرول ( به خاطر اینکه نمی توانند بدون ملکول های اکسیژن سنتز را انجام دهند) تأمین شوند.

    برای مخمرهای هوازی و قارچ ها اکسیژن به عنوان پذیرنده نهایی نیاز است. گونه های مختلف قارچ ها با حضور اکسیژن از راههای گوناگون واکنس می دهند .جدول 1.6 قارچ ها را در گروههای متفاوتی بر این اساس طبقه بندی کرده است. منبع سولفور برای رشد قارچ ها شامل سولفات، سولفیت، تیوسولفات، متیو نین و گلوتامین با سولفات غیر آلی است و متیونین آمینو اسید گوگردی کاربرد موثری دارد.

    عملاً همه ی مخمرها می توانند سولفور آمینو اسید را از سولفات بیشتر از طریق اکسایش از سولفور غیر آلی سنتز کنند. فسفر برای بیوسنتز نوکلئیک اسید های قارچی، فسفولیپیدها ، ATP ، گلیکو فسفات ضروری است بنا براین مقادیر فسفات قارچی قابل ملاحظه ( به عنوان مثال در سلول های مخمر ها این مقدار در 3 دوره در صد وزن خشک است و قسمت اصلی این به صورت ارتوفسفات (H2PO4 ) که به عنوان سوبستریت و آنزیم ها مؤثر است )است.

    واکوئل های قارچی می توانند یک منبع ذخیره ای برای فسفات از شکل پلی فسفات باشد، فراهم بودن هر دوی نیتروژن و فسفر ممکن است محدود کننده رشد در طبیعت باشد. قارچ های ریسه ای از طریق تعدادی راه بیوشیمیایی و مرفولوژیکی تکامل پیدا کرده اند و اغلب توانسته اند در محیط دسترسی ضعیفی به فسفر پیدا کنند. گیاهان از چنین سودمندهایی بین ریشه و قارچ های میکوریزای خاص استفاده می کنند. از لحاظ نیاز برای مواد معدنی ، پتاسیم، منزیم و چندین عنصر ناچیز برای رشد قارچ ها ضروری هستند. پتاسیم و منزیم جزء ماکرو ملکول ها هستند. در حالی دیگر میکرو عناصر ( عناصر ناچیز ) عموماً در حد میکرو مولار مورد نیاز هستند. این ها شامل منگز، کلسیم، آهن ، روی ، مس، نیکل، کبالت و مولبیدن هستند.

جدول ۳. تنوع منابع کربن برای رشد مخمرها وقارچ های ریسه ای (طرح شده از1998 ,WALKER)

نظریات

مثال بارز

منابع کربن

گلوکز به وسیله اکثر قارچ های ریسه ای و مخمر ها دگرگون می شود

 

اگر نتواند گلوکز را تخمیر کند، این نخواهد توانست دیگر قند ها را نیز تخمیر کند. اگر مخمر بتواند گلوکز را تخمیر کند، این همچنین خواهد توانست فروکتوزومانوز را نیز تخمیر کند اما لزوماً نمی تواند گالاکتورزا را تخمی کند.

Q-glucose,D-galactose

 

 

D-Fractose,D-mannase

قندهای شش کربنه

بعضی از قارچ هاینتوزها را بهتر از گلوکز مصرف می کنند scervisiae می تواند xylose را به کار ببرد اما نمی تواند xyuloseرا به کار ببرد.

L-arabinose , D-xylose

D-xyulose , L- rhamanose

قندهای پنج کربنه

اگر مخمر بتواند مالتوز را تخمیر کند این عموماً نمی تواند لاکتوز را تخمیر کند و برعکس. کاربرد ملیبیوز برای تشخیص آبجو از مخمرهای تولید کننده آبجو است. تعداد زیادی از مخمرها دی ساکاریدها را به کار می برند. تعداد کمی از قارچ های ریسه ای نمی توانند ساکاروز را به کار ببرند( به عنوان مثال R.nigrieus)

مالتوز، ساکاروز، لاکتوز، ترهالوز، ملیبیوز، سلوبیوز، ملزیتیوز

 

دی ساکاریدها

رافینوز فقط به وسیله S.cervisiae به صورت جزئی به کار برده می شود، اما کاملاً به وسیله سایر گونه های saecharmyces به کار بده می شود.

Rhaffinose , maltotriose

تری ساکاریدها

به وسیله مخمرهای هضم کننده نشاسته، نه به وسیله آبجو سازها دگرگون می شوند.

Maltotertrase

Maltodextrins

الیگوساکاریدها

مخمرهای تخمیر کننده پلی ساکاریدها کمیاب هستند، saccharomycopsiss pp و Sdiastaticus می توانند محلول نشاسته را استفاده کنند. Kluyveromy  اینولین دارند بسیاری از قارچ های ریسه ای توانایی کاربرد آن ها به فعالیت آنزیم های خارج سلولی دارد.

نشاسته ، اینولین، سلولز، همی سلولز، کیتین، مواد بکلتین

پلی ساکاریدها

سوبستریت تنفسی برای بسیاری از قارچ ها است بسیاری از مخمرهای متوتروفیک پتانسیل صنعتی را دارند.

متانول ، اتانول

الکل ها با ترکیبات ایفاتیک پایین

چندین گونه از مخمرهای روغنی می توانند اسیدهای چرب را به عنوان منبع کربن  و انرژی جذب کنند.

اولات ، palmitate

اسیدهای چرب

بسیاری از مخمرها و تعداد کمی از گونه های ریسه ای خیلی خوب روی c12-c18- n-alkan استفاده می کنند

n- alkanes

هیدروکربن ها

تعداد کمی از مخمرها می توانند این ترکیبات را به کار ببرند. چندین مخمر استفاده کننده از n-alaken از فنول به عنوان منبع کربن از طریق مسیر b-ketoadipate استفاده می کنند

فنول ،cresol  ، کوینول resoureinol ، catechol، benzoot

آروماتیک ها

بعضی از قارچ های میسلیومی و مخمرها برای مثال A.tere stre , Arxual adeninivorons می توانند این چند ترکیب را به عنوان یک محلول از کربن و نیتروژن به کار ببرند. لیگنین فقط می تواند به وسیله ی قارچ های عامل پوسیدگی سفید (Basidiomy cotinia) پوسیده شود. اما باعث در دسترس قرار گرفتن سایر پلی ساکاریدها مانند سلولز و همی سلولز می شود.

 

قارچ های keratinophilic

آدنین، یوراسیک اسید، بوتیل آمین، پنتیل آمین، putrescine

 

 

 

کراتین سخت

 

 

متفرقه

 

 مواد معدنی سمی ( به عنوان مثال pb, li,Hg,cd,cs,Ba,As,Ag) اثر مخربی را در رشد قارچ ها در غلظت های بزرگتر از mm100 دارد. فاکتورهای رشد قارچی ترکیبات آلی هستند که گاهی مواقع در غلظت های پایین گوناگون برای فعالیت های آنزیمی خاص یا نقوس ساختمانی ، اما نه به عنوان انرژی مورد نیاز است . این ها شامل ویتامین ها ( به عنوان مثال یتامین، بیوتین) ، پورین ها، پرمیدین ها ، نوکلئیک اسیدها، نوکلئوتیدها، آمینو اسیدها، اسیدهای چرب و استرول ها است. برای قارچ ها نیاز داشتن به فاکتورهای رشدی نشان دهنده ی این است که سلول ها نمی توانند فاکتورهایی ویژه ی خاص را سنتز کنند. که به کاهش رشد درمحیط های کشت بدون تأمین مواد غذایی منتج می شود. بعضی از قارچ ها( به عنوان مثال penicillium ehrysogenum ,Aspergilus nigev ) به یک تغذیه خیلی ساده نیاز دارند و قادرند فاکتورهای رشد خود را از گلوکز سنتر کنند.

منبع:

گیاهپزشکی۱۱۰