Charakterystyka Saccharomyces cerevisiae, morfologia i cykl życia



The Saccharomyces cerevisiae lub drożdże piwne to rodzaj jednokomórkowego grzyba należącego do krawędzi Ascomicota, do klasy Hemiascomicete i do rzędu Saccharomicetales. Charakteryzuje się szerokim rozmieszczeniem siedlisk, takich jak liście, kwiaty, gleba i woda. Jego nazwa oznacza grzyb cukrowy piwa, ponieważ jest używany podczas produkcji tego popularnego napoju.

Drożdże te są używane od ponad wieku w pieczeniu i warzeniu, ale dopiero na początku XX wieku naukowcy zwrócili na nie uwagę, przekształcając je w model badawczy.

Ten mikroorganizm był szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu; Obecnie jest to grzyb szeroko stosowany w biotechnologii, do produkcji insuliny, przeciwciał, albuminy, wśród innych substancji interesujących ludzkość.

Jako model badawczy drożdże te wyjaśniły mechanizmy molekularne występujące podczas cyklu komórkowego w komórkach eukariotycznych.

Indeks

  • 1 Cechy biologiczne
  • 2 Morfologia
  • 3 Cykl życia
  • 4 zastosowania
    • 4.1 Ciastka i chleb
    • 4.2 Suplement diety
    • 4.3 Produkcja napojów
    • 4.4 Biotechnologia
  • 5 referencji

Cechy biologiczne

Saccharomyces cerevisiae jest jednokomórkowym mikroorganizmem eukariotycznym, kulistym, żółtawo-zielonym. Jest chemoorganotroficzny, ponieważ wymaga związków organicznych jako źródła energii i nie wymaga wzrostu światła słonecznego. Te drożdże mogą stosować różne cukry, przy czym preferowanym źródłem węgla jest glukoza.

S. cerevisiae ma charakter fakultatywny beztlenowy, ponieważ jest zdolny do wzrostu w warunkach niedoboru tlenu. Podczas tego stanu środowiska glukoza jest przekształcana w różne półprodukty, takie jak etanol, CO2 i glicerol.

Ten ostatni jest znany jako fermentacja alkoholowa. Podczas tego procesu wzrost drożdży nie jest skuteczny, jednak to medium szeroko stosowane przez przemysł do fermentacji cukrów obecnych w różnych ziarnach, takich jak pszenica, jęczmień i kukurydza.

Genom S. cerevisiae został całkowicie zsekwencjonowany, będąc pierwszym organizmem eukariotycznym, który ma zostać osiągnięty. Genom jest zorganizowany w haploidalny zestaw 16 chromosomów. Około 5800 genów jest przeznaczonych do syntezy białek.

Genom S. cerevisiae jest bardzo zwarty, w przeciwieństwie do innych eukariotów, ponieważ 72% jest reprezentowane przez geny. W tej grupie około 708 zidentyfikowano jako uczestniczących w metabolizmie, przeprowadzając około 1035 reakcji.

Morfologia

S. cerevisiae jest małym organizmem jednokomórkowym, który jest blisko związany z komórkami zwierząt i roślin. Błona komórkowa oddziela składniki komórkowe od środowiska zewnętrznego, podczas gdy błona jądrowa chroni materiał dziedziczny.

Podobnie jak w przypadku innych organizmów eukariotycznych, błona mitochondrialna bierze udział w wytwarzaniu energii, podczas gdy siateczka endoplazmatyczna (ER) i aparat Golgiego biorą udział w syntezie lipidów i modyfikacji białek..

Vacuole i peroksysomy zawierają szlaki metaboliczne związane z funkcjami trawiennymi. Tymczasem złożona sieć rusztowań działa jak wsparcie komórkowe i umożliwia ruch komórek, pełniąc w ten sposób funkcje cytoszkieletu.

Włókna aktyny i miozyny cytoszkieletu działają dzięki wykorzystaniu energii i umożliwiają polarne uporządkowanie komórek podczas podziału komórki.

Podział komórek prowadzi do asymetrycznego podziału komórek, co skutkuje większą komórką macierzystą niż komórką potomną. Jest to bardzo częste w drożdżach i jest procesem, który definiuje się jako pączkowanie.

S. cerevisiae ma ścianę komórkową chityny, dając drożdżom postać komórkową, która go charakteryzuje. Ściana ta zapobiega uszkodzeniom osmotycznym, ponieważ wywiera ciśnienie turgoru, zapewniając tym mikroorganizmom pewną plastyczność w szkodliwych warunkach środowiskowych. Ściana komórkowa i błona są połączone przestrzenią peryplazmatyczną.

Cykl życia

Cykl życiowy S. cerevisiae jest podobny do większości komórek somatycznych. Mogą być komórki haploidalne i diploidalne. Wielkość komórek haploidalnych i diploidalnych zmienia się w zależności od fazy wzrostu i szczepu w szczepie.

Podczas wykładniczego wzrostu kultura komórek haploidalnych rozmnaża się szybciej niż komórki diploidalne. Komórki haploidalne mają pąki, które pojawiają się w sąsiedztwie poprzednich, podczas gdy w komórkach diploidalnych pojawiają się w przeciwnych biegunach.

Wzrost wegetatywny zachodzi przez pączkowanie, w którym komórka potomna rozpoczyna się jako wybuch komórki macierzystej, następnie następuje podział jądrowy, tworzenie ściany komórkowej i ostatecznie rozdzielenie komórek.

Każda komórka macierzysta może tworzyć około 20-30 pąków, więc jej wiek może być określony przez liczbę blizn w ścianie komórkowej.

Komórki diploidalne, które rosną bez azotu i bez źródła węgla, przechodzą proces mejozy, wytwarzając cztery zarodniki (ascas). Zarodniki te mają wysoką odporność i mogą kiełkować w bogatym podłożu.

Zarodniki mogą być grupą kojarzoną a, α lub obie, co jest analogiczne do płci w organizmach wyższych. Obie grupy komórkowe wytwarzają substancje feromonopodobne, które hamują podział komórkowy drugiej komórki.

Gdy te dwie grupy komórkowe zostaną znalezione, każda z nich tworzy pewien rodzaj wypukłości, która po zjednoczeniu pojawia się, w końcu, kontakt międzykomórkowy wytwarzający ostatecznie diploidalną komórkę.

Używa

Ciasto i chleb

S. cerevisiae to drożdże najczęściej używane przez ludzi. Jednym z głównych zastosowań było pieczenie i wytwarzanie chleba, ponieważ podczas procesu fermentacji ciasto pszenne jest zmiękczone i rozszerzone.

Suplement diety

Z drugiej strony drożdże te zostały wykorzystane jako suplement diety, ponieważ około 50% suchej masy składa się z białek, jest także bogata w witaminę B, niacynę i kwas foliowy.

Produkcja napojów

Drożdże te biorą udział w produkcji różnych napojów. Branża piwowarska wykorzystuje ją szeroko. Dzięki fermentacji cukrów, które tworzą ziarna jęczmienia, można produkować piwo, popularny napój na całym świecie.

W ten sam sposób S. cerevisiae może fermentować cukry obecne w winogronach, wytwarzając do 18% etanolu na objętość wina.

Biotechnologia

Z drugiej strony, z biotechnologicznego punktu widzenia, S. cerevisiae, był modelem badania i stosowania, ponieważ jest organizmem łatwej uprawy, szybkiego wzrostu i którego genom został zsekwencjonowany.

Wykorzystanie tego drożdży przez przemysł biotechnologiczny idzie od produkcji insuliny do produkcji przeciwciał i innych białek stosowanych przez medycynę.

Obecnie przemysł farmaceutyczny wykorzystał ten mikroorganizm do produkcji różnych witamin, dlatego fabryki biotechnologiczne wyparły zakłady petrochemiczne w produkcji związków chemicznych..

Referencje

  1. Harwell, L.H., (1974). Cykl komórkowy Saccharomyces cerevisiae. Przeglądy bakteriologiczne, 38 (2), s. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Cechy morfologiczne i fizjologiczne drożdży Saccharomyces cerevisiae różniące się długością życia. Praca magisterska z biochemii. Wydział Farmacji i Biochemii, Uniwersytet w Zagrzebiu. Zagrzeb-Chorwacja.
  4. Otero, J. M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Biologia systemów przemysłowych Saccharomyces cerevisiae umożliwia tworzenie nowej fabryki komórek kwasu bursztynowego. PLoS ONE, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
  5. Saito, T., Ohtani, M., Sawai, H., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Baza danych morfologicznych Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, str. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Genetyka, biologia molekularna i komórkowa drożdży. Uniwersytet w Fribourg Suisse, str. 5-18.