Vlastnosti Saccharomyces cerevisiae, morfologie, životní cyklus

600
Anthony Golden

The Saccharomyces cerevisiae nebo pivovarské kvasnice jsou druhy jednobuněčných hub, které patří do kmene Ascomycotic, do třídy Hemiascomicete a do řádu Saccharomycetales. Vyznačuje se širokým rozšířením stanovišť, jako jsou listy, květiny, půda a voda. Jeho název znamená pivní cukrová houba, protože se používá při výrobě tohoto oblíbeného nápoje..

Tyto droždí se používají již více než století při pečení a vaření piva, ale až na počátku 20. století mu vědci věnovali pozornost, což z něj činí model pro studium..

Saccharomyces cerevisiae na agarové desce. Autor: Rainis Venta [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], z Wikimedia Commons

Tento mikroorganismus byl široce používán v různých průmyslových odvětvích; V současné době se jedná o houbu široce používanou v biotechnologiích, k produkci inzulínu, protilátek, albuminu a dalších látek zajímavých pro lidstvo..

Jako model studie tato kvasinka umožnila objasnit molekulární mechanismy, které se vyskytují během buněčného cyklu v eukaryotických buňkách..

Rejstřík článků

  • 1 Biologické vlastnosti
  • 2 Morfologie
  • 3 Životní cyklus
  • 4 použití
    • 4.1 Pečivo a chléb
    • 4.2 Doplněk stravy
    • 4.3 Výroba nápojů
    • 4.4 Biotechnologie
  • 5 Reference

Biologické vlastnosti

Saccharomyces cerevisiae je eukaryotický jednobuněčný mikrob, globulárního tvaru, žlutozeleného. Je chemoorganotropní, protože vyžaduje organické sloučeniny jako zdroj energie a nevyžaduje růst slunečního záření. Tyto kvasnice jsou schopné používat různé cukry, přičemž preferovaným zdrojem uhlíku je glukóza.

S. cerevisiae je fakultativně anaerobní, protože je schopen růst v podmínkách s nedostatkem kyslíku. Během této podmínky prostředí se glukóza přeměňuje na různé meziprodukty, jako je ethanol, CO2 a glycerol..

Ta je známá jako alkoholová fermentace. Během tohoto procesu není růst kvasinek efektivní, jedná se však o médium široce používané v průmyslu k fermentaci cukrů přítomných v různých zrnech, jako je pšenice, ječmen a kukuřice..

Genom S. cerevisiae byl kompletně sekvenován a je prvním eukaryotickým organismem, kterého je třeba dosáhnout. Genom je organizován do haploidní sady 16 chromozomů. Přibližně 5 800 genů je určeno pro syntézu proteinů.

Genom S. cerevisiae je na rozdíl od jiných eukaryot velmi kompaktní, protože 72% představují geny. V této skupině bylo identifikováno přibližně 708 účastníků metabolismu, kteří prováděli asi 1035 reakcí..

Morfologie

S. cerevisiae je malý jednobuněčný organismus, který úzce souvisí s buňkami zvířat a rostlin. Buněčná membrána odděluje buněčné složky od vnějšího prostředí, zatímco jaderná membrána chrání dědičný materiál.

Stejně jako v jiných eukaryotických organismech je mitochondriální membrána zapojena do výroby energie, zatímco endoplazmatické retikulum (ER) a Golgiho aparát jsou zapojeny do syntézy lipidů a modifikace proteinů..

Vakuola a peroxisomy obsahují metabolické dráhy související s trávicími funkcemi. Komplexní síť lešení mezitím funguje jako podpora buněk a umožňuje pohyb buněk, čímž plní funkce cytoskeletu..

Aktinová a myosinová vlákna cytoskeletu fungují pomocí energie a umožňují polární uspořádání buněk během dělení buněk..

Buněčné dělení vede k asymetrickému dělení buněk, což vede k větší kmenové buňce než dceřiné buňce. To je u kvasinek velmi běžné a jedná se o proces, který je definován jako pučící..

S. cerevisiae má chitinovou buněčnou stěnu, což dává kvasinkám charakteristický buněčný tvar. Tato stěna zabraňuje osmotickému poškození, protože vyvíjí turgorový tlak a dodává těmto mikroorganismům určitou plasticitu ve škodlivých podmínkách prostředí. Buněčná stěna a membrána jsou spojeny periplazmatickým prostorem.

Životní cyklus

Pohlavní cyklus Saccharomyces cerevisiae. Zdroj: Wikimedia Commons

Životní cyklus S. cerevisiae je podobný jako u většiny somatických buněk. Mohou existovat haploidní i diploidní buňky. Velikost buněk haploidních a diploidních buněk se liší podle růstové fáze a od kmene k kmeni..

Během exponenciálního růstu se haploidní buněčná kultura reprodukuje rychleji než diploidní buněčná kultura. Haploidní buňky mají pupeny, které se objevují sousedící s předchozími, zatímco diploidní buňky se objevují na opačných pólech.

Vegetativní růst nastává pučením, ve kterém dceřinná buňka začíná jako pupen z mateřské buňky, následuje nukleární dělení, tvorba buněčné stěny a nakonec buněčná separace..

Každá kmenová buňka může tvořit asi 20 až 30 pupenů, takže její věk lze určit podle počtu jizev na buněčné stěně..

Diploidní buňky, které rostou bez dusíku a bez zdroje uhlíku, procházejí procesem meiózy a produkují čtyři spory (ascas). Tyto spory mají vysokou odolnost a mohou klíčit v bohatém médiu.

Spory mohou být pářící se skupinou, α, nebo oběma, což je analogické sexu ve vyšších organismech. Obě buněčné skupiny produkují látky podobné feromonům, které inhibují buněčné dělení druhé buňky..

Když se tyto dvě buněčné skupinky setkají, každá vytvoří jakýsi výčnělek, který při spojení nakonec vede k mezibuněčnému kontaktu a nakonec produkuje diploidní buňky.

Aplikace

Pečivo a chléb

S. cerevisiae je kvasinka, kterou lidé nejčastěji používají. Jedním z hlavních použití bylo pečení a výroba chleba, protože během fermentačního procesu pšeničné těsto měkne a expanduje..

Doplněk výživy

Na druhou stranu se tato droždí používá jako doplněk stravy, protože asi 50% její suché hmotnosti tvoří bílkoviny, je také bohatá na vitamín B, niacin a kyselinu listovou..

Výroba nápojů

Tato droždí se podílí na výrobě různých nápojů. Pivovarnický průmysl jej hojně využívá. Fermentací cukrů, které tvoří zrna ječmene, lze vyrobit pivo, světově oblíbený nápoj.

Podobně může S. cerevisiae fermentovat cukry přítomné v hroznech a produkovat až 18% ethanolu v objemu vína..

Biotechnologie

Na druhé straně z biotechnologického hlediska byla S. cerevisiae modelem studia a použití, protože je to organismus, který se snadno pěstuje, rychle roste a jehož genom byl sekvenován..

Využití těchto kvasinek v biotechnologickém průmyslu sahá od výroby inzulínu po produkci protilátek a dalších proteinů používaných v medicíně.

V současné době farmaceutický průmysl používá tento mikroorganismus při výrobě různých vitamínů, a proto biotechnologické továrny vytlačily petrochemické továrny při výrobě chemických sloučenin..

Reference

  1. Harwell, L.H., (1974). Buněčný cyklus Saccharomyces cerevisiae. Bakteriologické recenze, 38 (2), str. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Morfologické a fyziologické vlastnosti kvasinek Saccharomyces cerevisiae se liší v délce života. Diplomová práce z biochemie. Farmaceutická a biochemická fakulta Záhřebské univerzity. Záhřeb - Chorvatsko.
  4. Otero, J. M., Cimini, D., Patil, K. R., Poulsen, S. G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Biologie průmyslových systémů Saccharomyces cerevisiae umožňuje novou továrnu na výrobu kyselin jantarové. 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). Morfologická databáze Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, str. 319-322. DOI: 10,1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Genetika, molekulární a buněčná biologie kvasinek. Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.

Zatím žádné komentáře