Identificeer de gemeenschappelijke kenmerken van schimmels

het woord schimmel komt van het Latijnse woord voor paddenstoelen. Inderdaad, de bekende paddenstoel is een reproductieve structuur gebruikt door vele soorten schimmels. Er zijn echter ook veel schimmelsoorten die helemaal geen paddenstoelen produceren. Eukaryotes zijnde, bevat een typische schimmelcel een ware kern en vele membraan-gebonden organellen. De Koninkrijk schimmels omvat een enorme verscheidenheid van levende organismen collectief aangeduid als Eucomycota, of echte schimmels. Terwijl wetenschappers ongeveer 100.000 soorten schimmels hebben geïdentificeerd, is dit slechts een fractie van de 1,5 miljoen soorten schimmels die waarschijnlijk aanwezig zijn op aarde. Eetbare paddenstoelen, gisten, zwarte schimmel, en de producent van het antibioticum penicilline, Penicillium notatum, zijn allemaal leden van het Koninkrijk schimmels, die behoort tot het domein Eukarya.

schimmels, eenmaal als plantenachtige organismen beschouwd, zijn nauwer verwant aan dieren dan aan planten. Schimmels zijn niet in staat tot fotosynthese: ze zijn heterotroof omdat ze complexe organische verbindingen gebruiken als bronnen van energie en koolstof. Sommige schimmelorganismen vermenigvuldigen zich slechts aseksueel, terwijl andere zowel aseksuele voortplanting als seksuele voortplanting ondergaan met afwisseling van generaties. De meeste schimmels produceren een groot aantal sporen, die haploïde cellen zijn die mitose kunnen ondergaan om meercellige, haploïde individuen te vormen. Net als bacteriën spelen schimmels een essentiële rol in ecosystemen omdat ze ontbinders zijn en deelnemen aan de kringloop van voedingsstoffen door organische materialen af te breken tot eenvoudige moleculen.

celstructuur en functie

schimmels zijn eukaryoten, en hebben als zodanig een complexe cellulaire organisatie. Als eukaryotes, bevatten schimmelcellen een membraan-gebonden kern. DNA in de kern wordt rond histone proteã nen verpakt, zoals in andere eukaryotic cellen wordt waargenomen. Een paar soorten schimmels hebben structuren vergelijkbaar met bacteriële plasmiden( lijnen van DNA); nochtans, komt de horizontale overdracht van genetische informatie van één Rijpe bacterie aan een andere zelden in schimmels voor. Schimmelcellen bevatten ook mitochondriën en een complex systeem van interne membranen, waaronder het endoplasmatische reticulum en Golgi-apparaat.

in tegenstelling tot plantencellen hebben schimmelcellen geen chloroplasten of chlorofyl. Veel schimmels tonen heldere kleuren die voortvloeien uit andere cellulaire pigmenten, variërend van rood tot groen tot zwart. De giftige Amanita muscaria (vliegenagarische) is herkenbaar aan zijn felrode kap met witte vlekken (figuur 1). Pigmenten in schimmels worden geassocieerd met de celwand en spelen een beschermende rol tegen ultraviolette straling. Sommige schimmelpigmenten zijn giftig.

net als plantencellen hebben schimmelcellen een dikke celwand. De stijve lagen van schimmelcelwanden bevatten complexe polysachariden genaamd chitine en glucanen. Chitine, ook gevonden in het exoskelet van insecten, geeft structurele kracht aan de celwanden van schimmels. De muur beschermt de cel tegen uitdroging en roofdieren. De schimmels hebben plasmamembranen gelijkend op andere eukaryotes, behalve dat de structuur door ergosterol wordt gestabiliseerd: een steroid molecuul dat het cholesterol in dierlijke celmembranen vervangt. De meeste leden van het Koninkrijk schimmels zijn niet-beweeglijk. Flagella worden alleen geproduceerd door de gameten in de primitieve Phylum Chytridiomycota.

Habitats

hoewel schimmels voornamelijk geassocieerd worden met vochtige en koele omgevingen die een toevoer van organisch materiaal leveren, koloniseren ze een verrassende diversiteit aan habitats, van zeewater tot menselijke huid en slijmvliezen. Chytriden komen voornamelijk voor in aquatische omgevingen. Andere schimmels, zoals Coccidioides immitis, die longontsteking veroorzaakt wanneer de sporen worden ingeademd, gedijen in de droge en zanderige bodem van het zuidwesten van de Verenigde Staten. Schimmels die koraalriffen parasiteren, leven in de oceaan. Echter, de meeste leden van het Koninkrijk schimmels groeien op de bosbodem, waar de donkere en vochtige omgeving is rijk aan rottende puin van planten en dieren. In deze omgevingen, schimmels spelen een belangrijke rol als decomposers en recyclers, waardoor het mogelijk is voor leden van de andere koninkrijken te worden voorzien van voedingsstoffen en leven.

voeding

net als dieren zijn schimmels heterotrofen; ze gebruiken complexe organische verbindingen als bron van koolstof, in plaats van koolstofdioxide uit de atmosfeer te fixeren, zoals sommige bacteriën en de meeste planten. Bovendien fixeren schimmels geen stikstof uit de atmosfeer. Net als dieren moeten ze het uit hun dieet halen. In tegenstelling tot de meeste dieren, die voedsel innemen en het vervolgens intern verteren in gespecialiseerde organen, voeren schimmels deze stappen echter in omgekeerde volgorde uit; de spijsvertering gaat vooraf aan de inname. Eerst worden exoenzymen uit de Hyphen getransporteerd, waar ze voedingsstoffen in het milieu verwerken. Vervolgens worden de kleinere moleculen die door deze externe vertering worden geproduceerd, geabsorbeerd door het grote oppervlak van het mycelium. Net als bij dierlijke cellen, is het polysaccharide van opslag glycogeen, in plaats van zetmeel, zoals gevonden in planten.

schimmels zijn meestal saproben( ook wel saprofyten genoemd): organismen die nutriënten ontlenen aan rottend organisch materiaal. Ze verkrijgen hun voedingsstoffen uit dood of ontbindend organisch materiaal: voornamelijk plantaardig materiaal. Schimmelexoenzymen kunnen onoplosbare polysachariden, zoals de cellulose en lignine van dood hout, afbreken in gemakkelijk opneembare glucosemoleculen. De koolstof, stikstof en andere elementen komen zo vrij in het milieu. Door hun gevarieerde metabole routes vervullen schimmels een belangrijke ecologische rol en worden ze onderzocht als potentiële hulpmiddelen in bioremediatie. Sommige soorten schimmels kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om dieselolie en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK ‘ s) af te breken. Andere soorten nemen zware metalen op, zoals cadmium en lood.

sommige schimmels zijn parasitair en infecteren planten of dieren. Vuiligheid en iepziekte treffen planten, terwijl voetschimmel en candidiasis (spruw) medisch belangrijke schimmelinfecties zijn bij mensen. In stikstofarme omgevingen nemen sommige schimmels hun toevlucht tot predatie van nematoden (kleine niet-gesegmenteerde rondwormen). Soorten Arthrobotrys schimmels hebben een aantal mechanismen om nematoden te vangen. Een mechanisme omvat vernauwing ringen binnen het netwerk van Hyphen. De ringen zwellen op als ze de nematode aanraken en grijpen het in een strakke greep. De schimmel dringt door het weefsel van de worm door de uitbreiding van gespecialiseerde Hyphen genaamd haustoria. Vele parasitaire schimmels bezitten haustoria, aangezien deze structuren de weefsels van de gastheer doordringen, spijsverteringsenzymen in het lichaam van de gastheer afgeven, en de verteerde voedingsstoffen absorberen.

groei

het vegetatieve lichaam van een schimmel is een eencellige of meercellige thallus. Dimorfe schimmels kunnen van de eencellige aan multicellular staat afhankelijk van milieuvoorwaarden veranderen. Eencellige schimmels worden over het algemeen gisten genoemd. Saccharomyces cerevisiae (bakkersgist) en Candida soorten (de stoffen van spruw, een veel voorkomende schimmelinfectie) zijn voorbeelden van eencellige schimmels (Figuur 2). Canadida albicans is een gistcel en de agent van candidiasis en spruw en heeft een gelijkaardige morfologie aan coccus bacteriën; echter, gist is een eukaryotic organisme (let op de kern).

De meeste schimmels zijn meercellige organismen. Ze vertonen twee verschillende morfologische stadia: de vegetatieve en reproductieve. De vegetatieve fase bestaat uit een wirwar van slanke draad-achtige structuren genoemd hyphae (enkelvoud, hypha), terwijl de reproductieve fase meer opvallend kan zijn. De massa van de Hyphen is een mycelium (Figuur 3).

Het kan groeien op een oppervlak, in de bodem of rottend materiaal, in een vloeistof, of zelfs op levend weefsel. Hoewel individuele Hyphen onder een microscoop moeten worden waargenomen, kan het mycelium van een schimmel zeer groot zijn, met sommige soorten die echt “de schimmel gigantisch zijn.”De gigantische Armillaria solidipes (honingzwam) wordt beschouwd als het grootste organisme op aarde, verspreid over meer dan 2.000 hectare ondergrondse grond in Oost-Oregon; het wordt geschat op ten minste 2.400 jaar oud.

De meeste schimmel Hyphen zijn verdeeld in aparte cellen door endwalls genaamd septa (enkelvoud, septum) (figuur 4a, c). In de meeste phyla van schimmels, kleine gaatjes in de septa zorgen voor de snelle stroom van voedingsstoffen en kleine moleculen van cel naar cel langs de hypha. Ze worden beschreven als geperforeerde septa. De Hyphen in broodvormen (die tot de Phylum Zygomycota behoren) worden niet gescheiden door septa. In plaats daarvan worden ze gevormd door grote cellen met veel kernen, een regeling beschreven als coenocytaire Hyphen (figuur 4b).

schimmels gedijen in omgevingen die vochtig en licht zuur zijn en kunnen groeien met of zonder licht. Ze variëren in hun zuurstofbehoefte. De meeste schimmels zijn aëroben die zuurstof nodig hebben om te overleven. Andere soorten, zoals de Chytridiomycota die in de pens van vee verblijven, zijn verplichte anaëroben, in die zin dat ze alleen anaërobe ademhaling gebruiken omdat zuurstof hun metabolisme verstoort of hen doodt. Gisten zijn intermediaire, facultatieve anaëroben. Dit betekent dat ze het beste groeien in de aanwezigheid van zuurstof met behulp van aërobe ademhaling, maar kunnen overleven met behulp van anaërobe ademhaling wanneer zuurstof niet beschikbaar is. De alcohol uit gistfermentatie wordt gebruikt in de wijn-en bierproductie.

reproductie

schimmels reproduceren seksueel en / of ongeslachtelijk. Perfecte schimmels reproduceren zowel seksueel als ongeslachtelijk, terwijl onvolmaakte schimmels alleen ongeslachtelijk reproduceren (door mitose).

bij zowel seksuele Als aseksuele voortplanting produceren schimmels sporen die zich verspreiden uit het ouderorganisme door ofwel op de wind te drijven of een ritje op een dier te maken. Schimmelsporen zijn kleiner en lichter dan plantenzaden. De gigantische puffball paddenstoel barst open en laat triljoenen sporen los. Het enorme aantal vrijgekomen sporen verhoogt de kans op landing in een omgeving die groei zal ondersteunen (Figuur 5).

aseksuele reproductie

schimmels reproduceren ongeslachtelijk door fragmentatie, ontluiking of het produceren van sporen. Fragmenten van Hyphen kunnen nieuwe kolonies laten groeien. Somatische cellen in gist vorm knoppen. Tijdens het ontluiken (een type cytokinese), vormt zich een bobbel aan de zijkant van de cel, de kern verdeelt mitotisch, en de knop maakt zich uiteindelijk los van de moedercel. Histoplasma (Figuur 6) infecteert voornamelijk longen, maar kan zich verspreiden naar andere weefsels, waardoor histoplasmose, een potentieel fatale ziekte.

de meest voorkomende vorm van aseksuele voortplanting is door de vorming van aseksuele sporen, die slechts door één ouder (door mitose) worden geproduceerd en genetisch identiek zijn aan die ouder (Figuur 7). Met sporen kunnen schimmels hun distributie uitbreiden en nieuwe omgevingen koloniseren. Ze kunnen worden vrijgegeven van de ouder thallus buiten of binnen een speciale voortplantingszak genaamd een sporangium.

Er zijn vele soorten aseksuele sporen. Conidiosporen zijn eencellige of meercellige sporen die direct van de top of zijkant van de hypha vrijkomen. Andere aseksuele sporen ontstaan in de fragmentatie van een hypha om enkele cellen te vormen die als sporen worden vrijgegeven; sommige hebben een dikke wand rondom het fragment. Weer anderen ontkiemen de vegetatieve oudercel. Sporangiosporen worden geproduceerd in een sporangium (Figuur 8).

seksuele reproductie

seksuele reproductie introduceert genetische variatie in een populatie van schimmels. Bij schimmels komt seksuele voortplanting vaak voor als reactie op ongunstige omgevingsomstandigheden. Tijdens de seksuele voortplanting worden twee paringstypes geproduceerd. Wanneer beide paringstypes in hetzelfde mycelium aanwezig zijn, wordt het homothallisch of zelfvruchtbaar genoemd. Heterothallische mycelia vereisen twee verschillende, maar compatibele, mycelia om zich seksueel voort te planten.

hoewel er veel variaties zijn in de geslachtelijke reproductie van schimmels, omvatten alle de volgende drie stadia (Figuur 7). Eerst, tijdens plasmogamie (letterlijk, “huwelijk of vereniging van cytoplasma”), smelten twee haploïde cellen, leidend tot een dikaryotic stadium waar twee haploïde kernen in één cel naast elkaar bestaan. Tijdens karyogamie (“nucleair huwelijk”) fuseren de haploïde kernen tot een diploïde zygote kern. Tot slot, meiose vindt plaats in de gametangia (enkelvoud, gametangium) organen, waarin gameten van verschillende paringstypes worden gegenereerd. In dit stadium worden sporen verspreid in de omgeving.

schimmels

verspreiding van dieren is belangrijk voor sommige schimmels, omdat een dier sporen vrij ver van de bron kan dragen. Schimmelsporen worden zelden volledig afgebroken in het maagdarmkanaal van een dier en velen kunnen ontkiemen wanneer ze in de ontlasting worden doorgegeven. Sommige mestzwammen vereisen eigenlijk passage door het spijsverteringsstelsel van herbivoren om hun levenscyclus te voltooien. De zwarte truffel – een gewaardeerde gastronomische delicatesse-is het vruchtlichaam van een ondergrondse paddenstoel. Bijna alle truffels zijn ectomycorrhizal, en worden meestal gevonden in nauwe samenwerking met bomen. Dieren Eten truffels en verspreiden de sporen. In Italië en Frankrijk gebruiken truffeljagers vrouwelijke varkens om truffels te ruiken. Vrouwelijke varkens worden aangetrokken door truffels omdat de schimmel een vluchtige verbinding vrijmaakt die nauw verwant is aan een feromoon geproduceerd door mannelijke varkens.

Controleer wat u begrijpt

beantwoord de vraag(en) hieronder om te zien hoe goed u de onderwerpen begrijpt die in de vorige sectie werden behandeld. Deze korte quiz telt niet mee voor je cijfer in de klas, en je kunt het opnieuw een onbeperkt aantal keer.

Gebruik deze quiz om uw begrip te controleren en te beslissen of (1) de vorige sectie verder te bestuderen of (2) verder te gaan naar de volgende sectie.