Charakteristiky, morfológia a životný cyklus Saccharomyces cerevisiae



 Saccharomyces cerevisiae alebo pivovarské droždie je druh jednobunkovej huby, ktorá patrí k okraju Ascomicota, do triedy Hemiascomicete a do poriadku Saccharomicetales. Vyznačuje sa širokým rozšírením biotopov, ako sú listy, kvety, pôda a voda. Jeho názov znamená pivný cukor, pretože sa používa pri výrobe tohto obľúbeného nápoja.

Toto kvasnice sa už viac ako storočie používajú na pečenie a varenie piva, ale na začiatku 20. storočia, keď ho vedci venovali pozornosť, zmenili ho na študijný model..

Tento mikroorganizmus sa široko používa v rôznych priemyselných odvetviach; V súčasnosti ide o huby široko používané v biotechnológiách, na produkciu inzulínu, protilátok, albumínu a iných látok zaujímavých pre ľudstvo..

Ako model štúdie táto kvasinka objasnila molekulárne mechanizmy, ktoré sa vyskytujú počas bunkového cyklu v eukaryotických bunkách.

index

  • 1 Biologické charakteristiky
  • 2 Morfológia
  • 3 Životný cyklus
  • 4 Použitie
    • 4.1 Cestoviny a chlieb
    • 4.2 Doplnok stravy
    • 4.3 Výroba nápojov
    • 4.4 Biotechnológia
  • 5 Referencie

Biologické charakteristiky

Saccharomyces cerevisiae je jednobunkový eukaryotický mikrób, globulárny, žltozelený. Je chemoorganotrofný, pretože ako zdroj energie vyžaduje organické zlúčeniny a nevyžaduje rast slnečného žiarenia. Táto kvasinka je schopná používať rôzne cukry, pričom výhodným zdrojom uhlíka je glukóza.

S. cerevisiae je fakultatívne anaeróbna, pretože je schopná rásť v podmienkach nedostatku kyslíka. Počas tohto environmentálneho stavu sa glukóza premieňa na rôzne medziprodukty, ako je etanol, CO2 a glycerol.

Posledne uvedené je známe ako alkoholické kvasenie. V priebehu tohto procesu nie je rast kvasiniek účinný, ale je to médium, ktoré priemysel bežne používa na fermentáciu cukrov prítomných v rôznych zrnách, ako je pšenica, jačmeň a kukurica..

Genóm S. cerevisiae bol kompletne sekvenovaný, čo je prvý eukaryotický organizmus, ktorý sa má dosiahnuť. Genóm je organizovaný do haploidného súboru 16 chromozómov. Na syntézu proteínov je určených približne 5800 génov.

Genóm S. cerevisiae je na rozdiel od iných eukaryotov veľmi kompaktný, pretože 72% predstavujú gény. V rámci tejto skupiny sa zistilo, že približne 708 pacientov sa zúčastňuje na metabolizme a vykonáva približne 1035 reakcií.

morfológia

S. cerevisiae je malý jednobunkový organizmus, ktorý úzko súvisí s bunkami zvierat a rastlín. Bunková membrána oddeľuje bunkové zložky od vonkajšieho prostredia, zatiaľ čo jadrová membrána chráni dedičný materiál.

Rovnako ako v iných eukaryotických organizmoch, mitochondriálna membrána sa podieľa na tvorbe energie, zatiaľ čo endoplazmatické retikulum (ER) a Golgiho aparát sa podieľajú na syntéze lipidov a modifikácii proteínov..

Vakuola a peroxizómy obsahujú metabolické cesty súvisiace s tráviacimi funkciami. Medzitým komplexná sieť lešenia funguje ako bunková podpora a umožňuje pohyb buniek, čím vykonáva funkcie cytoskeletu..

Aktín a myozínové vlákna cytoskeletu pracujú prostredníctvom energie a umožňujú polárne usporiadanie buniek počas bunkového delenia..

Delenie buniek vedie k asymetrickému rozdeleniu buniek, čo vedie k väčšej kmeňovej bunke ako dcérska bunka. To je veľmi bežné v kvasinkách a je to proces, ktorý je definovaný ako pučanie.

S. cerevisiae má bunkovú stenu chitínu, ktorá dáva kvasinkám bunkovú formu, ktorá ju charakterizuje. Táto stena zabraňuje osmotickému poškodeniu, pretože vyvíja tlak v turgore a poskytuje týmto mikroorganizmom určitú plasticitu za škodlivých podmienok prostredia. Bunková stena a membrána sú spojené periplazmatickým priestorom.

Životný cyklus

Životný cyklus S. cerevisiae je podobný ako u väčšiny somatických buniek. Môžu tu byť haploidné a diploidné bunky. Veľkosť buniek haploidných a diploidných buniek sa mení podľa fázy rastu a kmeňa v kmeni.

Počas exponenciálneho rastu sa kultúra haploidných buniek reprodukuje rýchlejšie ako kultúra diploidných buniek. Haploidné bunky majú púčiky, ktoré sa objavujú v susedstve predchádzajúcich, zatiaľ čo v diploidných bunkách sa objavujú v opačných póloch.

Vegetatívny rast nastáva pučaním, pri ktorom dcérska bunka začína ako vypuknutie materskej bunky, po ktorej nasleduje jadrové delenie, tvorba bunkovej steny a nakoniec separácia buniek..

Každá kmeňová bunka môže tvoriť asi 20-30 pukov, takže jej vek môže byť určený počtom jaziev v bunkovej stene.

Diploidné bunky, ktoré rastú bez dusíka a bez zdroja uhlíka, podliehajú procesu meiózy, ktorý produkuje štyri spóry (ascas). Tieto spóry majú vysokú odolnosť a môžu klíčiť v bohatom médiu.

Spóry môžu byť páriacou skupinou a, a alebo oboma, čo je analogické pohlaviu vo vyšších organizmoch. Obidve bunkové skupiny produkujú látky podobné feromónom, ktoré inhibujú bunkové delenie druhej bunky.

Keď sa nájdu tieto dve bunkové skupiny, každá z nich vytvorí určitý druh výčnelku, ktorý sa po zjednotení prípadne vytvorí medzibunkový kontakt produkujúci v konečnom dôsledku diploidnú bunku..

aplikácie

Pečivo a chlieb

S. cerevisiae je najčastejšie používané kvasinky u ľudí. Jedným z hlavných spôsobov použitia pri pečení a výrobe chleba je, že počas procesu kvasenia sa obilné cesto zmäkčuje a rozširuje..

Doplnok stravy

Na druhej strane sa táto droždie používa ako doplnok výživy, pretože približne 50% jej suchej hmotnosti tvoria bielkoviny, bohaté na vitamín B, niacín a kyselinu listovú..

Výroba nápojov

Tieto kvasinky sa podieľajú na výrobe rôznych nápojov. Pivovarnícky priemysel ho široko využíva. Kvasením cukrov, ktoré tvoria zrná jačmeňa, sa môže vyrábať pivo, populárny nápoj na celom svete.

Podobne môže S. cerevisiae kvasiť cukry prítomné v hrozne, ktoré produkujú až 18% etanolu na objem vína..

biotechnológie

Na druhej strane z biotechnologického hľadiska je S. cerevisiae vzorom štúdia a používania, pretože ide o organizmus ľahkej kultivácie, rýchleho rastu a ktorého genóm bol sekvenovaný..

Využívanie tohto kvasu v biotechnologickom priemysle ide od výroby inzulínu po produkciu protilátok a iných proteínov používaných v medicíne..

V súčasnosti farmaceutický priemysel používa tento mikroorganizmus pri výrobe rôznych vitamínov, čo je dôvod, prečo biotechnologické továrne vytlačili petrochemické závody na výrobu chemických zlúčenín..

referencie

  1. Harwell, L.H., (1974). Bunkový cyklus Saccharomyces cerevisiae. Bakteriologické prehľady, 38 (2), pp. 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 kvasiniek Saccharomyces cerevisiae, ktoré sa líšia v dĺžke života. Diplomová práca z biochémie. Farmaceutická fakulta a Biochémia, Univerzita v Záhrebe. Záhreb-Chorvátsko.
  4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Biológia priemyselných systémov Saccharomyces cerevisiae Umožňuje novú továreň na výrobu buniek kyseliny jantárovej. 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 databáza Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, str. 319-322. DOI: 10,1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Genetika, molekulárna a bunková biológia kvasiniek. Univerzita vo Fribourgu Suisse, str. 5-18.