Penicillium chrysogenum charakteristiky, taxonómia, morfológia, biotop

Penicillium chrysogenum Je to najčastejšie používaný druh huby pri výrobe penicilínu. Druh je v rode Penicillium Aspergilliaceae čeľade Ascomycota.

Vyznačuje sa tým, že je to vláknitá huba, so septovým hyphae. Keď sa pestujú v laboratóriu, ich kolónie rýchlo rastú. Majú zamatový až bavlny vzhľad a modrasté zelené sfarbenie.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky
• 2 Fylogenéza a taxonómia
  • 2.1 Synonymia
  • 2.2 Súčasný opis
• 3 Morfológia
• 4 Habitat
• 5 Reprodukcia
  • 5.1 Asexuálna reprodukcia
  • 5.2 Sexuálna reprodukcia
• 6 Kultivačné médiá
• 7 Penicilín
• 8 Referencie

Všeobecné charakteristiky

P. chrysogenum Je to saprofytický druh. Je schopná rozložiť organickú hmotu, aby vytvorila jednoduché zlúčeniny uhlíka, ktoré používa vo svojich potravinách.

Tento druh je všadeprítomný (možno ho nájsť kdekoľvek) a je bežné ho nájsť v uzavretých priestoroch, v pôde alebo spojených s rastlinami. Rastie aj na chlebe a jeho spóry sú bežné v prachu.

Spóry P. chrysogenum môžu generovať respiračné alergie a kožné reakcie. Môže tiež produkovať rôzne druhy toxínov, ktoré postihujú ľudí.

Produkcia penicilínu

Najznámejším použitím tohto druhu je produkcia penicilínu. Toto antibiotikum prvýkrát objavil Alexander Fleming v roku 1928, hoci ho v zásade identifikoval ako P. rubrum.

Hoci existujú aj iné druhy Penicillium schopný produkovať penicilín, P. chrysogenum Je to najčastejšie. Jeho výhodné použitie vo farmaceutickom priemysle je spôsobené jeho vysokou produkciou antibiotika.

rozmnožovanie

Reprodukujú sa asexuálne prostredníctvom konídií (asexuálnych spór), ktoré sa vyskytujú v konidioforoch. Sú vzpriamené a tenkostenné, s niekoľkými fialidmi (bunky, ktoré produkujú konídie).

Sexuálna reprodukcia sa uskutočňuje prostredníctvom askospóry (sexuálne spory). Vyrábajú sa v hrubom askosovom prostredí (plodnice)..

Ascospores (sexuálne spóry) sú produkované v ascos (plodnice). Jedná sa o cleistothecium (zaoblené) a majú svoje sklerotizované steny.

Produkcia sekundárnych metabolitov

Sekundárne metabolity sú organické zlúčeniny produkované živými vecami, ktoré priamo nezasahujú do ich metabolizmu. V prípade húb tieto zlúčeniny napomáhajú ich identifikácii. 

P. chrysogenum je charakterizovaný produkciou roquefortiny C, meleagriny a penicilínu. Táto kombinácia zlúčenín uľahčuje ich identifikáciu v laboratóriu. Okrem toho huba produkuje iné farebné sekundárne metabolity. Xanthoxilíny sú príčinou žltej farby typického exsudátu tohto druhu.

Na druhej strane môže produkovať aflatoxíny, ktoré sú mykotoxíny škodlivé pre ľudí. Tieto toxíny napádajú pečeňový systém a môžu viesť k cirhóze a rakovine pečene. Spóry huby kontaminujú rôzne potraviny, ktoré pri požití môžu spôsobiť túto patológiu.

výživa

Druh je saprofytický. Má schopnosť produkovať tráviace enzýmy, ktoré sa uvoľňujú na organických látkach. Tieto enzýmy degradujú substrát a rozkladajú komplexné zlúčeniny uhlíka.

Následne sa uvoľnia najjednoduchšie zlúčeniny a môžu byť absorbované hyfou. Živiny, ktoré sa nespotrebujú, sa akumulujú ako glykogén.

Fylogenéza a taxonómia

P. chrysogenum prvýkrát opísal Charles Thom v roku 1910. Druh má synonymiu (rôzne názvy pre ten istý druh)..

synonymami

Fleming v roku 1929 identifikoval druhy produkujúce penicilín ako P. rubrum, v dôsledku prítomnosti červenej kolónie. Následne bol druh pridelený pod názvom P. notatum.

V roku 1949 to naznačili mykológovia Raper a Thom P. notatum je synonymom pre P. chrysogenum. V roku 1975 sa uskutočnila revízia skupiny príbuzných druhov P. chrysogenum a pre tento názov bolo navrhnutých štrnásť synonym.

Veľký počet synonym pre tento druh súvisí s ťažkosťami pri vytváraní diagnostických znakov. Bolo ocenené, že variácie v kultivačnom médiu ovplyvňujú niektoré charakteristiky. To viedlo k chybným identifikáciám taxónu.

Je zaujímavé poznamenať, že pre prioritný princíp (prvé meno) je názov najstaršieho taxónu P. griseoroseum, publikované v roku 1901. Napriek tomu, P. chrysogenum Zostáva ako názov konzervovaný pre široké použitie.

V súčasnosti sú najpresnejšími znakmi na identifikáciu druhu produkcia sekundárnych metabolitov. Prítomnosť roquefortiny C, penicilínu a meleagriny zaručuje správnu identifikáciu.

Aktuálny opis

P. chrysogenum je ohraničená sekciou Chrysogena rodu Penicillium. Tento rod sa nachádza v rodine Aspergilliaceae rádu Eurotiales de los Ascomycota.

Sekcia Chrysogena je charakterizovaná prítomnosťou terverticilados a štyroch-verticilados conidiophores. Fialidy sú malé a kolónie sú všeobecne zamatové. Druhy tejto skupiny sú tolerantné k slanosti a takmer všetky produkujú penicilín.

Pre tento úsek bolo hlásených 13 druhov P. chrysogenum druhu. Táto časť je monofyletická skupina a je bratom sekcie Roquefortorum.

morfológia

Táto huba predstavuje vláknité mycélium. Hyfy sú septované, čo je charakteristické pre Ascomycota.

Conidiophores sú terverticilados (s hojnými následkami). Ide o tenké a hladké steny s rozmermi 250 - 500 μm.

Metullas (vetvy conidiophore) majú hladké steny a fialidy sú ampuliformné (v tvare fľaše) a často s hrubými stenami.

Konídie sú subglobálne až eliptické, s priemerom 2,5 - 3,5 μm a hladké steny pri pozorovaní optickým mikroskopom. V rastrovacom elektrónovom mikroskope sú steny tuberkulované.

habitat

P. chrysogenum Je kozmopolitný. Tento druh sa vyskytuje v morských vodách, ako aj v pôde prírodných lesov v miernych alebo tropických zónach.

Je to mezofilný druh, ktorý môže rásť medzi 5 - 37 ° C, s optimom pri 23 ° C. Okrem toho je xerofilný, takže sa môže vyvíjať v suchom prostredí. Na druhej strane je tolerantná k slanosti.

Vzhľadom na schopnosť rásť v rôznych podmienkach prostredia je bežné, že sa nachádza v interiéri. To bolo nájdené v klimatizačných systémoch, chladničkách a toaletách, okrem iného.

Je to častá huba ako patogén ovocných stromov, ako sú broskyne, figy, citrusové plody a guavy. Tiež môže kontaminovať obilniny a mäso. Rastie aj na spracovaných potravinách, ako je chlieb a sušienky.

rozmnožovanie

v P. chrysogenum existuje prevaha asexuálnej reprodukcie. Vo viac ako 100 rokoch štúdia huby nebolo do roku 2013 dokázané pohlavné rozmnožovanie.

Asexuálna reprodukcia

K tomu dochádza prostredníctvom produkcie konídií v konidioforoch. Tvorba konídií je spojená s diferenciáciou špecializovaných reprodukčných buniek (phialides)..

Produkcia konídií začína, keď vegetatívna hypha zastaví svoj rast a formy septum. Potom sa táto oblasť začne zväčšovať a vytvára sa séria vetiev. Apikálna bunka vetiev sa líši vo fialide, ktorá sa začína deliť mitózou, čím vzniká konídia.

Konídie sú zväčša rozptýlené vetrom. Keď konidiospory dosahujú priaznivé prostredie, klíčia a vytvárajú vegetatívne telo huby.

Sexuálna reprodukcia

Štúdium sexuálnej fázy P. chrysogenum Nebolo to jednoduché, pretože kultivačné médiá používané v laboratóriu nepodporujú rozvoj sexuálnych štruktúr.

V roku 2013 sa nemeckej mykológke Julii Böhmovej a spolupracovníkom podarilo stimulovať sexuálnu reprodukciu tohto druhu. Za týmto účelom umiestnili na agar dva rôzne preteky v kombinácii s ovsenými vločkami. Kapsuly boli vystavené tme pri teplote medzi 15 ° C až 27 ° C.

Po čase inkubácie medzi piatimi týždňami až tromi mesiacmi sa pozorovala tvorba cleistoceci (uzavreté zaoblené askos). Tieto štruktúry boli vytvorené v kontaktnej zóne medzi dvomi rasami.

Tento experiment ukázal, že v P. chrysogenum sexuálna reprodukcia je heterotická. Je potrebné vytvoriť ascogonium (ženskú štruktúru) a anterídium (mužskú štruktúru) dvoch rôznych rás.

Po vzniku askogónia a anterídia sa cytoplazmy (plazmogamy) a potom jadro (kariogamy) fúzujú. Táto bunka vstupuje do meiózy a spôsobuje vznik askospóry (sexuálne spóry)..

Kultivačné médiá

Kolónie v kultivačnom médiu rastú veľmi rýchlo. Sú zamatové až bavlnené vzhľadu, s bielym mycelia na okrajoch. Kolónie sú modrasté a produkujú bohatý, jasne žltý exsudát. 

Ovocné arómy sú prítomné v kolóniách, podobne ako ananás. Avšak u niektorých plemien nie je zápach veľmi výrazný.

penicilín

Penicilín je prvé antibiotikum, ktoré sa úspešne používa v medicíne. Toto objavil náhodne švédsky mykológ Alexander Fleming v roku 1928.

Výskumník uskutočnil experiment s baktériami rodu Staphylococcus a kultivačné médium bolo kontaminované hubou. Fleming poznamenal, že v mieste, kde sa vyvinula huba, baktérie nerastú.

Penicilíny sú beta-laktámové antibiotiká a tie prírodného pôvodu sú klasifikované podľa ich chemického zloženia do niekoľkých typov. Tieto pôsobia hlavne na grampozitívne baktérie, ktoré napádajú bunkovú stenu tvorenú prevažne peptidoglykánom.

Existuje niekoľko druhov Penicillium schopný produkovať penicilín, ale P. chrysogenum Je to tá s najvyššou produktivitou. Prvý komerčný penicilín bol vyrobený v roku 1941 a už v roku 1943 ho bolo možné vyrábať vo veľkom meradle.

Prírodné penicilíny nie sú účinné proti niektorým baktériám, ktoré produkujú enzým penicilínu. Tento enzým má schopnosť zničiť chemickú štruktúru penicilínu a neaktívnych látok.

Avšak bolo možné vyrábať polosyntetické penicilíny zmenou zloženia bujónu, kde Penicillium. Tieto majú tú výhodu, že sú rezistentné voči penicilínu, a preto sú účinnejšie proti niektorým patogénom.

referencie

1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer a U Kück (2013) Vývoj pohlavného rozmnožovania a spárovaného typu v penicilíne - produkujúce huby Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken a RA Samson (2011) Fylogenéza Penicillium a segregáciu Trichocomaceae do troch rodín. Štúdie v Mycology 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson a MC Fisher (2011) Špecializácia napriek globálne sa prekrývajúcim distribúciám Penicillium chrysogenum: Populačná genetika šťastnej huby Alexandra Fleminga. Molekulová ekológia 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Návrhy na nomina specifica conservanda a rejicienda in Aspergillus a Penicillium (huby). Taxón 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) História penicilínu a jeho výroba v Čile. Rev. Chil. Nakaziť. 23: 172-176.
6. Roncal, T a U Ugde (2003). \ T Penicillium. Výskum v mikrobiológii. 154: 539-546.