מידע מפורט למדי על האורגניזמים המעניינים אותנו ניתן על ידי ספרי לימוד בנושא "ביולוגיה" (כיתה ו'). המאפיינים הכלליים של פטריות, לעומת זאת, הם נושא לספרים ומאמרים מדעיים שלמים. וזה לא מפתיע - מאוד מעניין ללמוד אותם.
פטריות, שהמאפיינים הכלליים שלהן מוצגים במאמר זה, לפי אינדיקטורים אקולוגיים וטרופיים, הן אוקריוטים הטרוטרופיים עם סוג תזונה אוסמוטרופי בלבד. הגדרה זו מבדילה אותם בבירור משאר האורגניזמים במרחב התפוס על ידי הביוטה. המאפיינים הכלליים של פטריות מצביעים על כך שדרך התזונה האוסמוטרפית היא שקובעת את התכונות המורפולוגיות, הפיזיולוגיות והביוכימיות שלהן.
גוף צמחי של פטריות
הגוף הצומח של רוב הפטריות הוא חוט מסועף מאוד (היפות) עם צמיחה בלתי מוגבלת, שכולו נקראתפטיר, או תפטיר. בדרך כלל, התפטיר שקוע לחלוטין במצע (אדמה, רקמת צמחים, צואת בעלי חיים, שאריות צמחים וכו'), ומאפיינים כאלה של המבנה שלו מאפשרים לכל הגוף להפיק ממנו חומרי הזנה עד למקסימום באמצעות אקסוסמוזיס.
חומרים אורגניים במצעים המפורטים הם בעיקר בצורת פולימרים בעלי מולקולרי גבוה (חלבונים, פוליסכרידים, חומצות גרעין) שאינם עוברים דרך ממברנות התא. לכן, פטריות, שהמאפיינים הכלליים שלהן אנו מעוניינים, מפרישות למצע אנזימי דפולימראז, המפרקים פולימרים לאוליגו ומונומרים הניתנים להובלה לתאים. אם אצל בעלי חיים מופרשים אנזימי עיכול בתוך המעי, אז בפטריות הם מופרשים בחוץ, ואז ניתן לדמות את ההיפיות הפטרייתיות למעי הפונה מבפנים.
רפרודוקציה של פטריות
טבילה מלאה של התפטיר במצע מגבילה את אפשרות התיישבותם בחלל. לכן, אברי הרבייה שלהם בולטים אל פני המצע או עולים מעליו על מנת להתפשט באוויר או (אם המצע במים) בסביבה המימית. בפטריות רבות (macromycetes), האיברים נושאי הנבגים גדולים, נראים בבירור לעין בלתי מזוינת (פטריות כובע העולות מעל האדמה או פטריות עצים הגדלות על עץ). לפטריות אחרות (micromycetes) איברי נבגים קטנים, ניתן לראות את המבנה שלהן רק במיקרוסקופ, אך עם התפתחות המסה הן יוצרות לוחות צבעוניים בצורת עובשים על מצעים שונים.
שתי ממלכות של פטריות
קונסטרוקציות פילוגנטיות מראות שהאקומורף "פטריות" אינו קבוצה מונופילטית הומוגנית, אלא מחולקת לשתי פילות (ממלכות). רובן, הנקראות "הפטריות האמיתיות" (eumycetes), הן מונופילטיות ומהוות את ממלכת הפטריות האמיתית (Fungi). חלק קטן יותר, הנקרא "אורגניזמים דמויי פטריות" (pseudomycetes), נכלל, יחד עם כמה אצות, לתוך הממלכה Stramenopila, שבה הוא מקובץ לשתי חטיבות - Oomycota (oomycetes) ו-Labyrinhulomycota (עובשי רפש נטו). על סמך חלוקה זו נבנה מאפיין כללי של פטריות. פטריות כובעים, כפי שאתה יכול לראות, הן רק חלק מהמגוון שלהן.
מטבוליטים ראשוניים ומשניים
כל המטבוליטים מחולקים באופן מותנה לראשוני ומשניים. מטבוליטים ראשוניים נחוצים לצמיחת האורגניזם ואינם ניתנים להחלפה. מדובר בחומצות גרעין, חלבונים, פחמימות, קו-אנזימים, שומנים ועוד. מהם בנויים אברוני התא - גרעינים, מיטוכונדריה, ריבוזומים, מבני דופן תאים וממברנה שיש לפטריות. המאפיין הכללי של מטבוליטים ראשוניים הוא שמרבצים שלהם משמשים את התא כמקורות תזונה ואנרגיה. מטבוליטים משניים נחוצים להתאמת האורגניזם לתנאי החיים. הם עשויים להימצא במינים מסוימים ונעדרים אצל אחרים. שלא כמו מטבוליטים ראשוניים, מטבוליטים משניים הם בדרך כלל תרכובות במשקל מולקולרי נמוך.
חלבונים
חלבונים מבניים הם חלק מדופן התא, מבני ממברנות,כרומוזומים, מהם בנויים יסודות השלד הציטוניים - מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים. חלבונים אנזימטיים מספקים את כל התהליכים התוך-תאיים ואינטראקציה עם הסביבה.
פחמימות
פחמימות פולימריות מבניות הן הבסיס לדופן התא שיש לפטריות. המאפיינים הכלליים של פחמימות כאלה במונחים של הרכב כימי מאפשרים לנו לחלק אותן לשלוש קבוצות: גלוקוז, חד סוכרים אחרים ופחמימות הקשורות קוולנטית לפפטידים (גליקופרוטאינים).
פולימרים של גלוקוז הם גלוקנים, כיטינים ותאית. גלוקנים הם שרשראות ליניאריות או מסועפות של מולקולות גלוקוז. הם מהווים את השכבה החיצונית של דופן התא של רוב הפטריות. במולקולות של כיטין, שאריות גלוקוז מחוברות לקבוצות אמינו (אמינות), שאליהן, בתורן, מחוברות שאריות חומצה אצטית (אצטילציה). מולקולות "מצולבות" זו בזו על ידי מולקולות מסועפות של פוליסכרידים אחרים מהוות מסגרת חזקה של דופן התא. תאית נמצאה בכל האומיציטים שנבדקו, בהם היא מהווה כ-10% ממסת דופן התא. במשך זמן רב האמינו שפטריות אמיתיות חסרות אותו, אך כעת נוכחותה הוכחה בקיר של כמה אסקומיציטים (סוג אופיוסטומה).
פולימרים של חד-סוכרים אחרים (מנוזה, גלקטוז וכו'), הנקראים המיצלולוז בצמחים גבוהים יותר, אינם נמצאים בכל קבוצות הפטריות. ישנם פולימרי מנוז רבים במיוחד - מאננים - בדפנות התא של שמרים. ככל הנראה, ההרכב הזה של הקיר מספק ניצנים טובים יותר מגלוקאן.
לבסוף, המאפיינים הכלליים של פטריות יכוליםלתוספת על ידי העובדה שדפנות התא שלהם, כמו צמחים, מכילות פוליסכרידים רבים הקשורים למולקולות חלבון - פפטידוגלוקנים, מננופרוטאינים וכו'. הם מהווים את השכבה האמצעית של דופן תא רב-שכבתית וממלאים תפקיד חשוב הן בשמירה על שלמות המבנה של התאים. ובתהליכי החליפין שלה עם הסביבה.
שמור פחמימות
מאמר זה מספק תיאור כללי מפורט למדי של פטריות. כיתה ו' של בית הספר היא הזמן שבו אנו מכירים לראשונה את האורגניזמים הללו בפירוט בשיעורי ביולוגיה. אנו מציעים להעמיק את הידע וללמוד אותם ביתר פירוט. בואו נעבור לתיאור של פחמימות רזרביות.
פטריות לא מצאו את הפוליסכריד העיקרי של העתודה הטבועה בצמחים גבוהים יותר ובאצות רבות - עמילן. גלוקוז באומיציטים מאוחסן כגלוקאן, קרוב לגליקוגן עמילן מן החי. בנוסף לגלוקנים, לפטריות יש גם פחמימות אחסון נוספות, חלקן ייחודיות לממלכת הפטריות. זה בעיקר הדו-סוכר טרהלוז. במשך זמן רב, טרהלוז נמצא רק בפטריות, וזו הסיבה שהוא קיבל את שמו השני - מיקוזה. כעת הוא נמצא גם בכמה צמחים גבוהים יותר כתרכובת מינורית. לטרהלוז תפקיד חשוב בהסתגלותם של תאי פטרייה ללחץ וויסות התהליכים האוסמוטיים. תאי פטריות מכילים גם אלכוהול סוכר - מניטול, סורביטול, קסיליטול וכו'.
ליפידים
ליפידים (אסטרים של גליצרול עם חומצות חד-קרבוקסיליות שרשרת ישרה) חשוביםמוצרי מילואים, הם מופקדים בתא בצורה של טיפות שומן. פטריות מאופיינות בתכולה גבוהה של חומצות שומן רב בלתי רוויות (בעלות מספר קשרים כפולים בשרשרת האליפטית), כמו לינולנית - עם שלושה, וארכידונית - עם ארבעה קשרים כפולים. בצורה של פוספוליפידים (קשורים אתרית לחומצה זרחתית), שומנים הם המרכיבים העיקריים של ממברנות התא. תפקיד חשוב ביצירת מבני ממברנה ממלאים גם ליפואידים סטרולים, המעניקים את חוזק הממברנה. בניגוד לכולסטרול מהחי, שיש לו 27 אטומי פחמן במולקולה (C-27), ופיטוסטרולים מהצומח (C-29), סטרול הפטריות העיקרי הוא ארגוסטרול (C-28).
מטבוליטים משניים: פיגמנטים
פטריות נטולות פיגמנטים פוטוסינתטיים, אך מייצרות מספר רב של תרכובות שצובעות את התפטיר, איברי ההתרבות או המצע. מטבעם הכימי, רוב הפיגמנטים הם טרפנואידים (קרוטנואידים) או תרכובות ארומטיות. הם מבצעים מגוון פונקציות. אז, נגזרות כתומות של קרוטן מעוררות את מהלך התהליך המיני בפטריות mucor; פיגמנטים פנוליים בצבע ירוק כהה ושחור של אספרגילוס מופקדים רק במנגנון נושא הנבגים, אשר, בניגוד לתפטיר המצע, נוצר באוויר, ובנבגים להגנה מפני אור אולטרה סגול; מלנין בצבע כהה מושקע בדפנות התא, מה שמגביר את חוזקם.
רעלים ואנטיביוטיקה
פטריות רבות מייצרות תרכובות שהן רעילות לאורגניזמים אחרים, אשרזה מצוין לעתים קרובות כאשר נערך תיאור כללי של פטריות (ספר לימוד בכיתה ו' או ספר לימוד לאוניברסיטה). חומרים רעילים למיקרואורגניזמים נקראים אנטיביוטיקה, רעילים לצמחים - פיטוטוקסינים, רעילים לבעלי חיים ולבני אדם - מיקוטוקסינים. לחלק מהמטבוליטים הפטרייתיים, שהם רעילים לקבוצות שונות של אורגניזמים (מיקרואורגניזמים וצמחים, צמחים ובעלי חיים), יש השפעה מורכבת. אנטיביוטיקה מסונתזת על ידי פטריות רבות שחיות באדמה, שצריכות להתחרות על מצעים תזונתיים עם מיקרואורגניזמים אחרים. טבעם הכימי ומנגנון הפעולה שלהם מגוונים. לפיכך, אנטיביוטיקה פניצילינים וצפלוספורינים מעכבות סינתזת דופן התא בחיידקים, טריכוטצינים - סינתזת חלבון במיקרואורגניזמים איקריוטיים, גריזופולווין - מיטוזה.
פיטוטוקסינים ומיטוטוקסינים
פיטוטוקסינים המופרשים על ידי פטריות לרקמת צמח נגוע גורמים למוות של תאי צמחים, שלאחר מכן הופכים לטרף קל לטפיל. רעלים מעכבים תהליכים אנזימטיים בתאים של צמחים נגועים (לדוגמה, טנטוקסין של הפטרייה Alternaria מעכב זרחון פוטוסינתטי), בעלי השפעה ממברנוטרופית חזקה ומשפיעים על הובלת חומרים דרך ממברנות, הובלה טרנסממברנית של יונים (חומצה פוסרית, פוסיקוצין וכו'.).
רעלנים מחולקים לשתי קבוצות - רעלנים של פטריות מיקרוסקופיות (micromycetes) ורעלים של פטריות מאקרומיציטים בעלי גופי פרי גדולים. הראשונים מסוכנים במיוחד בפטריות שמדביקות צמחמוצרים המשמשים למזון. לדוגמה, סקלרוטיה של ארגוט צוברים אלקלואידים (הטרוציקלים המכילים חנקן), שהם רעלים עצביים. הם לא נהרסים במהלך האפייה, ולכן לחם שנאפה מקמח בתערובת של סקלרוטיה טחונה הוא מסוכן ביותר. השימוש בו עלול לגרום להרעלה חמורה, לרוב קטלנית. טפיל דגנים נוסף הוא הגורם הסיבתי של fusarium אוזן. זוהי פטריית פוסאריום המשחררת רעלנים טרפנואידים לתבואה, הגורמים גם להרעלה חמורה (לחם שנאפה מקמח נגוע בפוסריום כונה בפי העם "לחם שיכור" מכיוון שהוא גרם לסחרחורת, הקאות ותסמינים נוספים הדומים להרעלת אלכוהול חמורה).
פטריות אוכל
כיום, די הרבה מידע על התזונה שלהם הצטבר על ידי מדע הביולוגיה. המאפיינים הכלליים של פטריות מנקודת מבט זו הם כדלקמן. התזונה של רוב הפטריות מתרחשת על חשבון הצמחים, ולכן יש להם אנזימים פעילים המפרקים פוליסכרידים מבניים ואגירים בצמחים חיים ופסולת צמחים. מדובר בפקטינאזות המפרקות חומצה פוליגלקטורונית (פקטין) לאוליגוגלקטורונידים במשקל מולקולרי נמוך, קסילאנזות, צלוביאזות ותאית המפרקות תאית והמיצלולוז - מרכיבי הפחמימות העיקריים של דופן התא הצמחי, עמילאז, המפרק עמילן וכו'. המרכיב השני של תאי צמחים אחרי תאית לפי משקל הוא ליגנין, שהוא פולימר תלת מימדי של טבעות ארומטיות. במיוחד הרבה ממנו בתאים מנוכרים.ליגנין הוא הפולימר הצמחי העיקש ביותר, ורק לפטריות (בעיקר פטריות עצים הורסות עץ) יש אנזימי ליגנאז שמפרקים אותו. פטריות טפיליות המשפיעות על המכלול של בעלי חיים ובני אדם (עור, שיער, נוצות), מפרישות אנזימים המשמידים את חלבון הקרטין שממנו הן בנויות.
רוב האנזימים שנמנו מסונתזים על ידי תאים לא כל הזמן למטרת חיסכון באנרגיה, אלא רק בנוכחות החומר המקביל בסביבה (לדוגמה, אם אין פקטין בסביבה, אז פקטינאז אינו מסונתז). הם אינם מכוננים, אלא נתונים להשראת מצע. בנוסף, הם אינם נוצרים אם המדיום מכיל תערובת של חומרים מזינים עם תרכובות מטבוליזם אנרגטי (קטבוליטים) נוחים יותר. לדוגמה, התוצר הסופי של הרס רוב הפוליסכרידים הוא גלוקוז, לכן, בסביבה המכילה גלוקוז בנוסף לפקטין או תאית, לא מיוצרים פקטינאז וצלולאזות. כמעט ולא כדאי לבצע תהליכים כימיים מורכבים להשגת גלוקוז אם הוא כבר קיים במצע הגידול. תקנה זו נקראת דיכוי קטבוליטים.
רביה א-מינית
נמשיך לחשוף נושא כמו "מאפיינים כלליים של פטריות", נתאר בקצרה את תכונות הרבייה. רבייה א-מינית באורגניזמים אלה יכולה להתבצע על ידי נבגים ניידים ובלתי ניידים. Zoospores יוצרים מספר קטן של פטריות, מימיות ויבשתיות, שבהן ניתן לאתר בבירור קשרים גנטיים עם מים. המבנה של דגלים ב-zoospores של oomycetes וה-hyphychytria דומה לזה שתואר עבור אוכרופיטים.אצות, וב-chytridiomycetes ייחשבו בתיאור של קבוצה זו. רוב מיני הפטריות מתרבים על ידי נבגים לא תנועתיים, מה שמעיד על הנפילה הארוכה מאוד שלהם. נבגים יכולים להיווצר באופן אנדוגני בספורנגיה (sporangiospores) או אקסוגנית (conidia). נבגים אנדוגניים משתחררים רק לאחר הרס הספורנגיום, המתרחש בדרך כלל כאשר הוא נרטב. בדרך כלל נוצר מספר רב (אלפי) של נבגים בספורנגיה, אולם ישנם מינים שיוצרים נבגים קטנים (ספורנגיולים), שבהם יש רק נבגים בודדים (לעיתים אחד). במקרה האחרון, הממברנות והנבגים הספורנגיולי יכולים להתלכד, ואז הנבג האנדוגני מתפקד כאקסוגני. זה מצביע על המופע העיקרי של נבגים אנדוגניים, שהיו מבשרי נבגים אקסוגניים.
רפרודוקציה מינית
הסוג הנפוץ ביותר של תהליך מיני, והפשוט ביותר, הוא היתוך של שני תאים וגטטיביים שאינם מובחנים לגמטות, הנקרא סומטוגמיה. סוג דומה של תהליך מיני אופייני לשמרי אסקומיציטים, בסידיומיציטים רבים ופטריות אחרות. לפעמים זה ממשיך גם ללא היתוך תאים, היתוך פשוט של גרעינים בתוך התא. לתהליך מיני מורכב יותר קודמת הפרדה של אתרי תפטיר בן הזוג (גמטנגיה), אשר לאחר מכן מתמזגים. תהליך מיני כזה, gametangiogamy, אופייני לזיגו- ו-ascomycetes רבים. לבסוף, לפטריות יש גם גמטוגמיה משותפת לאורגניזמים איקריוטיים אחרים, כלומר. היתוך של גמטות מיוחדות.
איזו והטרוגמיה קלאסיים האופייניים לאצות,נמצאים רק בפטריות תחתונות - chytridiomycetes. אין אוגמיה קלאסית בפטריות בכלל. אפילו לאומיציטים, הנקראים כך בגלל האוגמיה שלהם, אין גמטות זכריות (זרעונים או זרעונים), והביצים באווגוניום חסרות דופן תא משלהן והן נקראות אוספרות. לחלק מהמינים של חיות כיס יש אוגוניום (אך ללא הגמטות של ביצת הנקבה, כלומר מייצגות גמטנגיה), אך אין אנתרידיום, כך שההפריה מתרחשת על ידי היפא וגטטיבי. לפטריות אסקומיציטים אחרות ולפטריות חלודה basidiomycete יש גמטות זכריות - spermatozoa, אך חסרות גמטות נקבות, ולעיתים gametangia (spermatogamy). במינים מסוימים, לזרעונים יש תפקידים כפולים - גמטות זכריות ונבגים א-מיניים (קונידיות).
מסקנה
מאפיינים כלליים של פטריות: תזונה ונשימה, רביית נבגים - כל זה מעורר עניין רב לאוהבי הטבע. אחרי הכל, מדובר באורגניזמים ייחודיים שאינם שייכים לא לצמחים ולא לבעלי חיים. לאחר שפתחתם את הנושא "מאפיינים כלליים של פטריות" (כיתה ז') בספר הלימוד, תגלו שהן מהוות ממלכה נפרדת. הממלכות האחרות הן חיות, צמחים, וירוסים וחיידקים. הנושא "מאפיינים כלליים ומשמעותן של פטריות", המופיע בספרי הלימוד בבית הספר ובמאמר זה, הוא רק מידע בסיסי לגביהן. ספרים שלמים נכתבו עליהם, כך שתוכל ללמוד אותם במשך זמן רב מאוד. אחד הנושאים המעניינים ביותר, לדעתנו, הוא המאפיינים הכלליים של פטריות עובש. עובש הוא אחד מהםהמינים העתיקים ביותר של אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ. הוא הופיע לפני 200 מיליון שנה ומרגיש נהדר בתנאים מודרניים. פתח את החלק של כל ספר לימוד בית ספרי "ממלכת הפטריות. מאפיינים כלליים" (כיתה ו'), ותמצא מידע מפורט יותר לגביו.
