Przez długi czas grzyby zaliczano do królestwa roślin. Twórca systematyki, szwedzki badacz Karol Linneusz, podzielił świat istot żywych na dwa królestwa: zwierząt i roślin. Zastosowanym kryterium podziału były ruchliwość i wrażliwość na bodźce. Organizmy wykazujące zdolność ruchu i wrażliwość na bodźce zaliczył on do królestwa zwierząt, zaś organizmy nie wykazujące ruchu i wrażliwości umieścił w królestwie roślin. Dopiero w XX wieku naukowcy odkryli znaczące różnice pomiędzy grzybami, a roślinami, które zmusiły ich do wydzielenia grzybów w osobne królestwo. Po pierwsze grzyby są cudzożywne. Nie posiadają w swoich komórkach chlorofilu i nie potrafią przeprowadzać procesu fotosyntezy. Ponadto ściany komórkowe grzybów posiadają inny skład chemiczny niż ściany komórkowe roślin. Grzyby, obok roślin i zwierząt, są trzecią linią ewolucyjną w świecie organizmów wielokomórkowych.

Następne zmiany systematyczne zostały przeprowadzone już w obrębie królestwa grzybów. Śluzowce, lęgniowce i akrazjowce ,zaliczane z racji swojego podobieństwa zewnętrznego i sposobu życia do grzybów, zostały wydzielone, wraz z glonami i pierwotniakami, w osobne królestwo Protista. Okazało się, że te organizmy grzybopodobne posiadają centriole i wytwarzają uwicione komórki, które nie występują u grzybów. Ponadto ich ściana komórkowa zbudowana jest z celulozy, a nie z chityny jak u grzybów.

BUDOWA

  • Ciało wegetatywne grzybów, czyli grzybnia, zbudowane jest ze strzępek, które mogą być jedno- lub wielokomórkowe. W przypadku drożdży grzybnia ma postać pączkujących komórek.
  • Grzybnia może wytwarzać okresowo twory służące do reprodukcji, zwane owocnikami. Owocniki zbudowane są ze zbitej masy strzępek, która przypomina tkankę i nosi miano plektenchymy. W owocnikach zachodzi produkcja zarodników powstających na drodze płciowej lub bezpłciowej. Owocniki przybierają określoną formę - kapelusza, miseczki, kuli.
  • W niektórych strzępkach mogą występować ściany poprzeczne - septy, które dzielą strzępki na przedziały wewnętrzne. Septy wykazują perforacje, które umożliwiają przemieszczanie się organelli między segmentami. Strzępki, które nie zawierają sept, zwane są strzępkami cenocytycznymi. Są one silnie wydłużone i wielojądrowe.
  • Ściana komórkowa grzybów zbudowana jest głównie z chityny, która jest pochodną polisacharydów (glukozoamina). Oprócz ścian komórkowych grzybów buduje ona pancerzyki zewnętrzne stawonogów.
  • Grzyby należą do organizmów eukariotycznych (jądrowych), a ich komórki zawierają typowe organella jak, jądro, mitochondria, retikulum endoplazmatyczne szorstkie i gładkie, rybosomy, lizosomy, aparat Golgiego. Brak natomiast centrioli.
  • Substancje zapasowe odkładane w komórkach to glikogen (tak jak w komórkach zwierzęcych) i lipidy. Lipidy często odkładane są w strzępkach zarodnionośnych, gdzie stanowią substancję zapasową, która służy zarodnikom w okresie spoczynku, aż do momentu kiełkowania w korzystnych warunkach środowiskowych.
  • W komórkach grzybów obecne są barwniki nieczynne fotosyntetycznie, które nadają grzybni charakterystyczne zabarwienie.

ODŻYWIANIE

  • Grzyby są organizmami heterotroficznymi (cudzożywnymi), co oznacza, że nie potrafią one samodzielnie syntetyzować związków organicznych, lecz muszą pobierać gotowe substancje pokarmowe.
  • W zależności od sposobu pobierania pokarmu i trybu życia, grzyby dzielą się na trzy grupy: Ogólnie grzyby można podzielić na trzy grupy:
    • saprobionty - odżywiają się martwą materią organiczną. Wydzielają one enzymy do podłoża, a po rozłożeniu związków złożonych na substancje proste, wchłaniają je (trawienie ekstracelularne). Saprobionty dzielą się na saprofity, które odżywiają się szczątkami roślinnymi, zaś saprofagi rozkładają martwe szczątki zwierzęce. Grzyby te przyczyniają się do obiegu pierwiastków w przyrodzie. Należą do nich np. większość grzybów kapeluszowych, pleśniak, pędzlak.
    • pasożyty - są to organizmami, które czerpią gotowe związki organiczne z ciała swojego gospodarza. Mogą wywoływać u zarażonych organizmów różne choroby, które mogą doprowadzić nawet do jego śmierci. Do tej grupy grzybów należy buławinka czerwona, huba, rdza źdźbłowa, śnieć, głownia.
    • symbionty - grzyby te wchodzą we współżycie z obopólną korzyścią z innymi organizmami, np. symbioza grzybów z korzeniami drzew (mikoryza). Strzępki grzyba oplatają korzenie i wnikają między komórki kory. Grzyb czerpie od rośliny węglowodany, natomiast sam zapewnia wilgotność gleby oraz jest źródłem związków azotowych, które są roślinom niezbędne do syntezy białek. Drugim przykładem są porosty - organizmy powstałe w wyniku symbiozy grzybów z glonami. Porosty są organizmami pionierskimi, które zasiedlają trudno dostępne środowiska.

ODDYCHANIE

Do produkcji energii użytecznej biologicznie, grzyby wykorzystują proces oddychania tlenowego lub beztlenowego:

  • Większość grzybów wykorzystuje szlak tlenowy, w wyniku którego cząsteczka pokarmowa zostaje rozłożona na wodę i dwutlenek węgla z wytworzeniem energii w postaci ATP. Szlak ten jest najbardziej wydajny energetycznie.
  • Niektóre gatunki, przy nieobecności tlenu, przechodzą na oddychanie beztlenowe, w wyniku którego z cząsteczki glukozy powstaje etanol, dwutlenek węgla i ATP. Jest to proces fermentacji alkoholowej. zdobywają energię przez tlenowy lub beztlenowy rozkład związków organicznych. Do grzybów tych należą m.in. drożdże.

ROZMNAŻANIE

Proces rozmnażania odbywa się na trzy sposoby:

  • bezpłciowo - poprzez zarodniki (spory), które tworzone są w specjalnych strukturach, zwanych zarodniami.
  • wegetatywnie - polega na podziale organizmów jednokomórkowych lub fragmentacji wielokomórkowej grzybni.
  • płciowo - polega na koniugacji dwóch strzępek o odmiennym genetycznie typie płciowym. Strzępki stykają się, zrastają, a ich jądra komórkowe zlewają się tworząc diploidalną zygotę. U workowców i podstawczaków jądra nie łączą się natychmiast i pozostają obok siebie przez jakiś czas. Strzępki zawierające takie pary jąder nazywa się dikariotycznymi. U większości grzybów po jakimś czasie zygota przechodzi mejozę, w wyniku której powstaje organizm, którego strzępki zawierają haploidalne jądra.

KRÓLESTWO: GRZYBY (Fungi)

  • Systematyka grzybów opiera się na procesie rozmnażania płciowego i wytwarzanych owocnikach.
  • Grzyby dzieli się na cztery typy: sprzężniaki, workowce, podstawczaki i grzyby niedoskonałe.

TYP: SPRZĘŻNIAKI (Zygomycota)

  • W efekcie procesu płciowego powstają spory, zwane zygosporami.
  • Strzępki budujące grzybnię sprzężniaków są cenocytyczne.
  • Do tego typu należą pleśniakowce, które są saprobiontami. Rozwijają się one w glebie na martwych szczątkach roślinnych oraz na podłożach pochodzenia zwierzęcego. Do pleśniakowców należą m.in. pleśniak i rozłożek czerniejący.
  • Cykl życiowy pleśniakowców wygląda następująco:
      • jeżeli zarodnik trafi na odpowiednie warunki do kiełkowania, wytwarza liczne strzępki, które wrastają w podłoże
      • część strzępek wzrasta pionowo ku górze, a na ich wierzchołkach powstają zarodnie (sporangia)
      • w wyniku licznych podziałów mitotycznych w zarodniach produkowana jest duża ilość bezpłciowych zarodników
      • rozmnażanie płciowe zaczyna się z chwilą, gdy dwie strzępki, o odmiennym typie płciowym, spotkają się. Na ich szczytach formują się gametangia, które zostają oddzielone septą od reszty grzybni. W każdym gametangium występuje jedno haploidalne jądro komórkowe. Gametangia zrastają się ze sobą, a dwa jądra haploidalne tworzą diploidalną zygotę
      • zygota wytwarza grubą ścianę komórkową przekształcając się w zygosporę, która może mieć charakter przetrwalnikowy
      • tuż przed kiełkowaniem zygospora przechodzi mejozę
      • po wykiełkowaniu tworzone są liczne, haploidalne strzępki, które przerastają podłoże i cały cykl rozpoczyna się od nowa
  • Do sprzężniaków należą także grzyby, które są pasożytami innych grzybów, roślin oraz zwierząt.
  • Do tej grupy należą m.in. owadomorki, które są groźnymi pasożytami owadów. Syntetyzują one enzymy rozkładające chitynowy pancerzyk zewnętrzny owadów (chitynazy). Działanie chitynaz umożliwia wniknięcie zarodników do wnętrza ciała owada, gdzie zaczynają one kiełkować. Po wytworzeniu grzybni zaczynają one wydzielać związki o działaniu neurohormonalnym, które wpływają na funkcjonowanie układu nerwowego gospodarza i zmieniają jego behawior w sposób korzystny dla rozwoju pasożyta.

TYP: WORKOWCE (Ascomycota)

  • Workowce są dużą grupą grzybów, liczącą około 30 tysięcy gatunków. Należą do nich m.in. drożdże, pędzlak, kropidlak, buławinka czerwona, mączniakowce, miseczniaki, trufle, smardze.
  • Część workowców jest groźnymi pasożytami roślin, które powodują takie choroby, jak: zgorzel kasztana, sporysz zbóż i mączniaki.
  • Strzępki są zazwyczaj podzielone septami, w których występują perforacje.
  • Zarodniki powstające w wyniku rozmnażania płciowego formują się w niewielkich workach (asci).
  • Na szczytach strzępek, zwanych konidioforami, w wyniku podziałów mitotycznych, powstają liczne zarodniki bezpłciowe (konidia).
  • Rozmnażanie płciowe zaczyna się z chwilą, gdy dwie strzępki, o odmiennym typie płciowym, spotkają się. Na ich szczytach formują się gametangia. W każdym gametangium występuje jedno haploidalne jądro komórkowe. Gametangia zrastają się ze sobą, cytoplazma zlewa się, a dwa jądra haploidalne ustawiają się obok siebie, ale nie łączą. Tak wytworzone strzępki dikariotyczne rosną tworząc owocniki zwane askokarpami, które są charakterystyczne dla grzybów workowych. W owocnikach powstają worki, w których rozwijają się spory.
  • W komórkach, które przekształciły się w worki, haploidalne jądra zlewają się tworząc diploidalną zygotę. Zygota ulega podziałowi mejotycznemu, w wyniku którego powstają cztery haploidalne jądra, które przechodzą mitozę i w efekcie w jednym worku powstaje osiem haploidalnych jąder.
  • Każde z ośmiu jąder przekształca się w zarodnik workowy - askosporę.
  • Askospory wydostają się na zewnątrz po rozerwaniu worka.
  • Drożdże są organizmami jednokomórkowymi, a ich grzybnia ma formę pączkujących komórek. Podział bezpłciowy odbywa się przez podział komórki, zaś rozmnażanie płciowe polega na połączeniu dwóch komórek. W wyniku tego połączenia powstaje zygota, która następnie ulega mejozie, w wyniku czego powstają dwie haploidalne spory. Początkowo pozostają w obrębie ściany komórkowej.

TYP: PODSTAWCZAKI (Basidiomycota)

  • Do podstawczaków zaliczanych jest około 25 tysięcy grzybów, wśród których występują m.in. grzyby kapeluszowe, huby, purchawki.
  • W grupie tej występują także pasożyty roślin - rdze i głownie.
  • W wyniku rozmnażania płciowego powstają podstawki (bazydia), na szczycie których rozwijają się cztery haploidalne bazydiospory.
  • Po wykiełkowaniu, bazydiospora produkuje haploidalne strzępki, które rozrastają się w grzybnię pierwotną. Strzępki zawierają septy, których ściany są perforowane.
  • Jeśli dwie haploidalne strzępki, o odmiennym genetycznie typie płciowym, spotkają się, to obie strzępki połączą się, przy czym, podobnie jak u workowców, ich jądra pozostaną oddzielone. W ten sposób powstają strzępki dikariotyczne, które tworzą grzybnię wtórną.
  • Rosnące strzępki grzybni wtórnej skupiają się na obrzeżu grzybni pierwotnej i tworzą zawiązek owocnika, zwany bazydiokarpem.
  • U grzybów kapeluszowych owocnik składa się z trzonka, na którym osadzony jest kapelusz. Od spodu kapelusza występuje tak zwany hymenofor, który ma postać blaszek lub rureczek.
  • Na wewnętrznych ścianach rureczek tworzy się warstwa rodzajna - hymenium, która składa się z podstawek i występujących pomiędzy nimi komórek płonnych.
  • U grzybów blaszkowych hymenium znajduje się na powierzchni blaszek.
  • W komórkach, które przekształciły się w podstawki, dwa haploidalne jądra zlewają się tworząc diploidalną zygotę.
  • Zygota przechodzi podział mejotyczny, w wyniku którego powstają cztery haploidalne jądra, które wędrują do górnej części podstawki. Na jej wierzchołku tworzą się cztery wypustki, do których przechodzą jądra wraz z cytoplazmą, które następnie zostają oddzielone od podstawki ścianami poprzecznymi w miejscu przewężenia. W ten sposób powstają cztery bazydiospory, które po pęknięciu przewężenia odrywają się od podstawki.
  • Tak więc bazydiospory tworzone są na zewnątrz podstawki, podczas gdy askospory wykształcają się wewnątrz worka.

TYP: GRZYBY NIEDOSKONAŁE (Deuteromycota)

  • Należy do nich około 25 tysięcy gatunków grzybów, u których nie stwierdzono rozmnażania płciowego.
  • Większość z nich ma liczne powiązania z workowcami, niektóre zaś z podstawczakami.

POROSTY (Lichenes)

  • Porosty są organizmami symbiotycznymi, w skład których wchodzą sinice lub glony i grzyby.
  • Komponentem fotoautotroficznym jest sinica lub glon z grupy zielenic, zaś grzybem najczęściej workowiec.
  • Komponent autotroficzny produkuje substancje odżywcze, natomiast grzyb dostarcza wodę wraz z solami mineralnymi.
  • Do porostów należy około 20 tysięcy gatunków.
  • Istnieją trzy formy morfologiczne:
      • porosty skorupiaste - są spłaszczone i przylegają do podłoża, na którym żyją
      • porosty listkowate - mają pokrój podobny do liści
      • porosty krzaczkowate - rosną w górę i wyglądem przypominają małe krzaczki
  • Są one odporne na niskie wartości temperatury i wilgotności. Występują w skrajnie różnych siedliskach, od terenów biegunowych po lasy tropikalne.
  • Są gatunkami pionierskimi, które rosną w warunkach niekorzystnych dla rozwoju i życia innych organizmów.
  • Zasiedlają one m.in. nagie powierzchnie skał wpływając korzystnie na procesy glebotwórcze.
  • Stanowią pożywienie dla zwierząt żyjących w trudnych warunkach klimatycznych, np. renifery czy karibu.
  • Porosty chłoną związki mineralne z powietrza lub wód opadowych, choć niektóre mogą także pobierać je z podłoża. Ponieważ jednak nie mają one możliwości pozbywania się pierwiastków, są bardzo wrażliwe na substancje toksyczne. Wymieranie porostów stanowi wskaźnik zanieczyszczenia powietrza. Szczególnie wrażliwe są na dwutlenek siarki. Z tego powodu nazywane są bioindykatorami.
  • Porosty rozmnażają się głównie przez fragmentację. Oderwane kawałki plechy zwane są sorediami.

ZNACZENIE GRZYBÓW

  • Rozkład martwych szczątków organicznych przez grzyby saprobiontyczne przyczynia się do uwolnienia pierwiastków wbudowanych w związki organiczne i do ich ponownego wykorzystania przez organizmy żywe. Ponadto grzyby te przyczyniają się do użyźnienia gleby.
  • Niektóre grzyby wchodzą w symbiozę z korzeniami drzewiastych roślin nasiennych. Jest to tak zwana mikoryza. Szacuje się, że 90% wszystkich drzew wymaga obecności grzyba symbiotycznego do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania. W przypadku nieobecności grzyba, niektóre z nich giną, inne zaś wykazują znacznie słabszy rozwój. Mikoryza może być:
      • ektotroficzna - gdy strzępki grzyba oplatają komórki korzenia, ale nie wnikają do środka
      • endotroficzna - gdy strzępki wnikają do komórek korzenia
  • Wiele gatunków grzybów jest pasożytami roślin. Zakażenia grzybem mogą przyczyniać się do zahamowania wzrostu niektórych organów roślinnych lub całej rośliny, powstawania narośli lub śmierci rośliny.
      • workowce powodują takie choroby roślin, jak: zgorzel rakowata kasztanowca, parch jabłoni, brunatna zgnilizna moreli, śliw i wiśni
      • do pasożyty należących do podstawczaków zalicza się około 700 gatunków głowni i 6 tysięcy gatunków rdzy, które infekują zboża uprawne, przyczyniając się do znacznego spadku plonów.
      • wśród pasożytów roślin jest też wiele gatunków grzybów niedoskonałych
  • Wyróżnia się także gatunki, które są pasożytami zwierząt i człowieka. Część z nich atakuje powierzchnię ciała zakażając skórę, włosy lub paznokcie, część wnika do wnętrza organizmu zarażając tkanki i narządy. Do chorób grzybiczych należą m.in.:
      • grzybica strzygąca i słoniowacizna nóg - powodowane są przez grzyby niedoskonałe
      • drożdżyce - powodowane przez grzyby niedoskonałe, które atakują błony śluzowe jamy ustnej lub pochwy
  • Ponieważ większość infekcji spowodowanych grzybami następuje przy spadku odporności organizmu, duża ilość osób chorych na AIDS ulega grzybicom.

WYKORZYSTANIE GRZYBÓW W GOSPODARCE CZŁOWIEKA

  • W wyniku fermentacji alkoholowej przeprowadzanej przez drożdże wytwarzany jest etanol, który służy do produkcji alkoholu i napojów alkoholowych, np. piwa, wina.
  • Drożdże wykorzystywane są również w piekarnictwie do spulchniania ciasta. Powstający w czasie oddychania dwutlenek węgla jest zatrzymywany w cieście w postaci pęcherzyków powietrza, co sprawia, że ciasto rośnie. Powstający dwutlenek węgla i etanol wytwarzany przez drożdże są rozkładane w czasie wypieku.
  • Do produkcji serów pleśniowych wykorzystywane są głównie workowce z rodzaju Penicillium
  • Wiele jadalnych gatunków grzybów jest spożywanych przez człowieka, a niektóre z nich hodowane są na szeroką skalę, np. pieczarka, trufle czy smardze.
  • W przemyśle farmaceutycznym grzyby wykorzystywane są do produkcji antybiotyków:
      • penicylina - najbardziej rozpowszechniony antybiotyk w leczeniu infekcji bakteryjnych. Wytwarzana jest przez Penicillium notatum, który należy do grzybów niedoskonałych
      • gryzeofulwina - stosowana w leczeniu różnych infekcji grzybiczych. Wytwarzana jest przez Penicillium griseofulvicum
      • cyklosporyna - jest to lek immunosupresyjny stosowany u osób po transplantacjach, który hamuje działalność układu immunologicznego
  • pewne związki chemiczne, które występują w sporyszu (grzybnia przetrwalna) grzyba workowego Claviceps purpurea, wykorzystywane są w medycynie jako leki przyspieszające poród, hamujące krwotoki, obniżające nadciśnienie.