Характеристики Saccharomyces cerevisiae, морфологія та життєвий цикл



The Saccharomyces cerevisiae або пивні дріжджі є своєрідним одноклітинним грибом, що належить до краю Ascomicota, до класу Hemiascomicete і до порядку Saccharomicetales. Вона характеризується широким поширенням ареалів, таких як листя, квіти, ґрунт і вода. Його назва означає пиво цукровий грибок, тому що він використовується під час виробництва цього популярного напою.

Ці дріжджі використовуються вже більше століття при випіканні та пивоварінні, але саме на початку 20-го століття вчені звернули на неї увагу, перетворивши її на дослідницьку модель..

Цей мікроорганізм широко використовується в різних галузях промисловості; В даний час він є грибом, що широко використовується в біотехнології, для виробництва інсуліну, антитіл, альбуміну, серед інших речовин, що представляють інтерес для людства.

Як модель дослідження, ці дріжджі з'ясували молекулярні механізми, які відбуваються під час клітинного циклу в еукаріотичних клітинах.

Індекс

  • 1 Біологічні характеристики
  • 2 Морфологія
  • 3 Життєвий цикл
  • 4 Використання
    • 4.1 Випічка та хліб
    • 4.2 Харчова добавка
    • 4.3 Виробництво напоїв
    • 4.4 Біотехнологія
  • 5 Посилання

Біологічні характеристики

Saccharomyces cerevisiae є одноклітинним эукариотическим мікробом, глобулярним, жовтувато-зеленим. Він є хемоорганотрофним, оскільки вимагає органічних сполук як джерела енергії і не потребує сонячного світла для росту. Ці дріжджі здатні використовувати різні цукри, причому глюкоза є кращим джерелом вуглецю.

S. cerevisiae є факультативним анаеробним, оскільки здатний рости в умовах дефіциту кисню. Під час цього екологічного стану глюкоза перетворюється в різні проміжні продукти, такі як етанол, CO2 і гліцерин.

Остання відома як алкогольна ферментація. Під час цього процесу зростання дріжджів не є ефективним, однак це середовище, широко використовуване промисловістю для ферментації цукрів, що містяться в різних зернах, таких як пшениця, ячмінь і кукурудза..

Геном S. cerevisiae був повністю секвенирован, що є першим еукаріотичним організмом, який необхідно досягти. Геном організований в гаплоїдний набір з 16 хромосом. Приблизно 5800 генів призначені для синтезу білка.

Геном S. cerevisiae дуже компактний, на відміну від інших еукаріотів, оскільки 72% представлені генами. У межах цієї групи приблизно 708 осіб були визначені як учасники обміну речовин, що здійснюють близько 1035 реакцій.

Морфологія

S. cerevisiae - це невеликий одноклітинний організм, який тісно пов'язаний з клітинами тварин і рослин. Клітинна мембрана відділяє клітинні компоненти від зовнішнього середовища, в той час як ядерна мембрана захищає спадковий матеріал.

Як і в інших еукаріотичних організмах, мітохондріальна мембрана бере участь у генерації енергії, в той час як ендоплазматичний ретикулум (ЕР) і апарат Гольджі беруть участь у синтезі ліпідів і модифікації білка..

У вакуолі і пероксисомах містяться метаболічні шляхи, пов'язані з функціями травлення. Між тим, комплекс мереж лісів виступає як клітинна підтримка і дозволяє рух клітин, таким чином виконуючи функції цитоскелету.

Філаменти актину і міозину цитоскелету працюють за рахунок використання енергії і дозволяють полярному упорядкуванню клітин під час поділу клітин.

Поділ клітин призводить до асиметричного поділу клітин, в результаті чого відбувається збільшення стовбурової клітини, ніж дочірня клітина. Це дуже часто зустрічається в дріжджах і є процесом, який визначається як брунькування.

S. cerevisiae має клітинну стінку хітину, що дає дріжджові форми, що характеризують її. Ця стінка запобігає осмотичному пошкодженню, оскільки надає тургор тиску, забезпечуючи ці мікроорганізми певною пластичністю при шкідливих умовах навколишнього середовища. Клітинна стінка і мембрана з'єднані периплазматическим простором.

Життєвий цикл

Життєвий цикл S. cerevisiae аналогічний життєвому циклу більшості соматичних клітин. Можливі гаплоїдні і диплоїдні клітини. Розмір клітин гаплоїдних і диплоїдних клітин змінюється залежно від фази росту і штаму в штамі.

Під час експоненціального росту культура гаплоїдних клітин відтворюється швидше, ніж у диплоїдних клітин. Гаплоїдні клітини мають нирки, які з'являються поруч з попередніми, а в диплоїдних клітинах вони з'являються в протилежних полюсах..

Вегетативний ріст відбувається шляхом брунькування, в якому дочірня клітина починається як спалах материнської клітини, після чого відбувається ядерний поділ, утворення клітинної стінки і, нарешті, відділення клітин..

Кожна стовбурова клітина може утворювати близько 20-30 нирок, тому її вік може бути визначений за кількістю рубців у клітинній стінці.

Диплоїдні клітини, які ростуть без азоту і без джерела вуглецю, проходять процес мейозу, утворюючи чотири спори (аскаси). Ці спори мають високу стійкість і можуть проростати в багатому середовищі.

Спори можуть бути спаровими групами а, α або обома, що є аналогом статі у вищих організмах. Обидві клітинні групи виробляють феромоноподібні речовини, які інгібують поділ клітин іншої клітини.

Коли ці дві клітинні групи виявляються, кожна з них утворює своєрідний виступ, що при об'єднанні відбувається, врешті-решт, міжклітинний контакт, що виробляє в кінцевому рахунку диплоїдну клітку.

Використання

Тісто і хліб

S. cerevisiae є дріжджами, які найбільш часто використовуються людьми. Одним з основних застосувань є випікання та приготування хліба, оскільки в процесі бродіння пшеничне тісто розм'якшується та розширюється.

Харчова добавка

З іншого боку, ці дріжджі використовувалися як харчова добавка, оскільки близько 50% сухої ваги складається з білків, він також багатий на вітамін B, ніацин і фолієву кислоту..

Виробництво напоїв

Ці дріжджі беруть участь у виробництві різних напоїв. Пивоварна промисловість широко використовує її. Через ферментацію цукрів, що складають зерно ячменю, можна виробляти пиво, популярний напій у всьому світі.

Таким же чином, S. cerevisiae може ферментувати цукру, що містяться в винограді, виробляючи до 18% етанолу на об'єм вина.

Біотехнологія

З іншого боку, з біотехнологічної точки зору, S. cerevisiae є моделлю вивчення та використання, оскільки це організм легкого культивування, швидкого росту і геном якого секвенується.

Використання цих дріжджів у біотехнологічній промисловості переходить від виробництва інсуліну до виробництва антитіл та інших білків, що використовуються в медицині.

В даний час фармацевтична промисловість використовує цей мікроорганізм у виробництві різних вітамінів, саме тому біотехнологічні фабрики витіснили нафтохімічні заводи у виробництво хімічних сполук..

Список літератури

  1. Harwell, L.H., (1974). Клітинний цикл Saccharomyces cerevisiae. Бактеріологічні огляди, 38 (2), с. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Морфологічні та фізіологічні особливості дріжджів Saccharomyces cerevisiae, що відрізняються за тривалістю життя. Магістерська робота з біохімії. Фармацевтичний та біохімічний факультет Загребського університету. Загреб-Хорватія.
  4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Промислові системи біології Saccharomyces cerevisiae Дозволяє роману янтарної кислоти клітинної фабрики. PLoS ONE, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
  5. Saito, Т., Ohtani, M., Sawai, H., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Морфологічна база даних Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, с. 319-322. DOI: 10,1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Генетика, молекулярна та клітинна біологія дріжджів. Університет Фрібурського Суїса, с. 5-18.