Penicillium chrysogenum charakteristiky, taxonomie, morfologie, stanoviště



Penicillium chrysogenum Při výrobě penicilinu se nejčastěji používá druh plísně. Druh je v rámci rodu Penicillium Aspergilliaceae rodiny Ascomycota.

To je charakterizováno tím, že je vláknitá houba, se septem hyphae. Když rostou v laboratoři, jejich kolonie rychle rostou. Mají sametový až bavlněný vzhled a modravě zelené zbarvení.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Fylogeneze a taxonomie
    • 2.1 Synonyma
    • 2.2 Aktuální popis
  • 3 Morfologie
  • 4 Lokalita
  • 5 Reprodukce
    • 5.1 Asexuální reprodukce
    • 5.2 Sexuální reprodukce
  • 6 Kultivační média
  • 7 Penicilin
  • 8 Odkazy

Obecné vlastnosti

P. chrysogenum Je to saprofytický druh. Je schopna rozložit organickou hmotu a vytvářet jednoduché sloučeniny uhlíku, které používá ve svých potravinách.

Tento druh je všudypřítomný (lze ho nalézt kdekoli) a je běžné ho najít v uzavřených prostorách, v půdě nebo s rostlinami. Roste také na chlebu a jeho spory jsou běžné v prachu.

Výtrusy P. chrysogenum mohou vytvářet respirační alergie a kožní reakce. To může také produkovat různé druhy toxinů, které ovlivňují lidi.

Produkce penicilinu

Nejznámějším použitím tohoto druhu je produkce penicilinu. Toto antibiotikum bylo poprvé objeveno Alexandrem Flemingem v roce 1928, i když ho v zásadě identifikoval jako P. rubrum.

I když existují i ​​jiné druhy Penicillium schopny produkovat penicilin, P. chrysogenum Je to nejběžnější. Jeho výhodné použití ve farmaceutickém průmyslu je způsobeno jeho vysokou produkcí antibiotika.

Reprodukce

Reprodukují se asexuálně prostřednictvím konidií (asexuální spory), které se vyskytují v konidioforech. Ty jsou vzpřímené a tenkostěnné, s několika phialidy (buňky, které produkují konidie).

Sexuální reprodukce probíhá prostřednictvím askospor (sexuální spory). Jsou vyráběny v silnostěnných askosech (plodnice)..

Ascospores (sexuální spory) jsou produkovány v ascos (plodnice). Jedná se o cleistothecium (zaoblené) a mají sklerotizované stěny.

Produkce sekundárních metabolitů

Sekundární metabolity jsou organické sloučeniny produkované živými látkami, které přímo nezasahují do jejich metabolismu. V případě hub pomáhají tyto sloučeniny identifikovat. 

P. chrysogenum je charakterizován produkcí roquefortiny C, meleagriny a penicilinu. Tato kombinace sloučenin usnadňuje jejich identifikaci v laboratoři. Kromě toho houba produkuje další barevné sekundární metabolity. Xanthoxiliny jsou příčinou žluté barvy typického exsudátu tohoto druhu.

Na druhé straně může produkovat aflatoxiny, které jsou pro člověka škodlivé. Tyto toxiny napadají jaterní systém a mohou vést k cirhóze a rakovině jater. Spory houby kontaminují různé potraviny, které při požití mohou způsobit tuto patologii.

Výživa

Druh je saprofytický. Má schopnost produkovat trávicí enzymy, které se uvolňují na organické hmoty. Tyto enzymy degradují substrát a rozkládají komplexní uhlíkové sloučeniny.

Následně se uvolňují nejjednodušší sloučeniny a mohou být absorbovány hyfou. Živiny, které nejsou konzumovány, se hromadí jako glykogen.

Fylogeneze a taxonomie

P. chrysogenum poprvé popsal Charles Thom v roce 1910. Druh má synonymii (různá jména pro stejný druh)..

Synonyma

Fleming v 1929 identifikoval penicilin-produkovat druhy jak P. rubrum, kvůli přítomnosti červené kolonie. Následně byl druh přiřazen pod názvem P. notatum.

V roce 1949 to uvedli mykologové Raper a Thom P. notatum je synonymem P. chrysogenum. V roce 1975 byla provedena revize skupiny příbuzných druhů P. chrysogenum a pro toto jméno bylo navrženo čtrnáct synonym.

Velký počet synonym pro tento druh souvisí s obtížností stanovení diagnostických znaků. Bylo oceněno, že variace v kultivačním médiu ovlivňují některé charakteristiky. Toto vedlo k chybným identifikacím taxonu.

Je zajímavé poznamenat, že pro prioritní princip (jméno zveřejněno) je název nejstaršího taxonu P. griseoroseum, publikoval v roce 1901. Nicméně, P. chrysogenum zůstane zachován pro své široké využití.

V současné době nejpřesnějšími znaky pro identifikaci druhu je produkce sekundárních metabolitů. Přítomnost roquefortiny C, penicilinu a meleagriny zaručuje správnou identifikaci.

Aktuální popis

P. chrysogenum je popsán v sekci Chrysogena rodu Penicillium. Tento rod se nachází v rodině Aspergilliaceae řádu Eurotiales de los Ascomycota.

Úsek Chrysogena je charakterizován přítomností terverticilados a čtyř-verticilados conidiophores. Phialides je malý a kolonie obecně sametové. Druhy této skupiny jsou tolerantní k slanosti a téměř všechny produkují penicilin.

Pro tuto sekci bylo hlášeno 13 druhů P. chrysogenum druhu. Tato sekce je monofyletická skupina a je bratrem sekce Roquefortorum.

Morfologie

Tato houba představuje vláknité mycelie. Hyfy jsou septa, což je charakteristické pro Ascomycota.

Conidiophores jsou terverticilados (s hojnými následky). Jedná se o tenké a hladké stěny o rozměrech 250-500 μm.

Metullas (větve conidiophore) mají hladké stěny a phialides jsou ampuliform (ve tvaru láhve), a často s tlustými stěnami \ t.

Konidie jsou subgolobové až eliptické, s průměrem 2,5 - 3,5 μm a hladké stěny při pozorování optickým mikroskopem. V rastrovacím elektronovém mikroskopu jsou stěny tuberkulovány.

Lokalita

P. chrysogenum Je kosmopolitní. Tento druh byl nalezen rostoucí v mořských vodách, stejně jako v půdě přirozených lesů v mírných nebo tropických zónách.

Je to mezofilní druh, který může růst mezi 5 - 37 ° C, s optimem při 23 ° C. Navíc je xerofilní, takže se může vyvíjet v suchém prostředí. Na druhé straně je tolerantní k slanosti.

Díky schopnosti růst v různých podmínkách prostředí je běžné, že se nachází v interiérech. To bylo nalezené v klimatizačních systémech, chladničkách a toaletách, mezi ostatními.

Je to častá houba jako patogen ovocných stromů, jako jsou broskve, fíky, citrusové plody a guávy. Také může kontaminovat obiloviny a maso. Roste také na zpracovaných potravinách, jako jsou chleby a sušenky.

Reprodukce

In P. chrysogenum existuje převaha asexuální reprodukce. Ve více než 100 letech studia houby nebylo do roku 2013 prokázáno pohlavní rozmnožování tohoto druhu.

Asexuální reprodukce

K tomu dochází prostřednictvím produkce konidií v konidioforech. Tvorba konidií je spojena s diferenciací specializovaných reprodukčních buněk (phialides).

Produkce konidií začíná, když vegetativní hypha zastaví svůj růst a tvoří septa. Pak tato oblast začne bobtnat a vzniká řada větví. Apikální buňka větví se liší ve fialidu, který se začíná dělit mitózou, což vede ke vzniku konidií.

Konidie jsou převážně rozptýleny větrem. Když konidiospory dosáhnou příznivého prostředí, klíčí a vedou ke vzniku vegetativního těla houby.

Sexuální reprodukce

Studium sexuální fáze P. chrysogenum Nebylo to snadné, protože kultivační média používaná v laboratoři nepodporují rozvoj sexuálních struktur.

V roce 2013 se podařilo německé mykologě Julii Böhmové a spolupracovníkům podnítit sexuální reprodukci tohoto druhu. Za tímto účelem umístili dva různé závody na agar v kombinaci s ovesnými vločky. Tobolky byly vystaveny tmě při teplotě mezi 15 ° C až 27 ° C.

Po době inkubace mezi pěti týdny a třemi měsíci byla pozorována tvorba cleistoceci (uzavřené zaoblené askos). Tyto struktury byly vytvořeny v kontaktní zóně mezi oběma závody.

Tento experiment ukázal, že v P. chrysogenum sexuální reprodukce je heterotická. Je nutné vytvořit askogonii (ženskou strukturu) a anteridium (mužskou strukturu) dvou různých ras.

Po tvorbě askogonia a anteridia se cytoplazmy (plasmogamie) a pak jádro (kariogamie) fúzují. Tato buňka vstupuje do meiózy a vede ke vzniku askospor (sexuální spory).

Kultivační média

Kolonie v kultivačním médiu rostou velmi rychle. Jsou sametové až bavlněné, na okrajích bílé mycelie. Kolonie jsou modravě zelené a produkují bohatý, jasně žlutý výpotek. 

Ovocná vůně jsou přítomna v koloniích, podobně jako ananas. U některých plemen však není vůně příliš výrazná.

Penicilin

Penicilin je první antibiotikum, které bylo úspěšně použito v medicíně. Toto bylo náhodně objeveno švédským mykologem Alexanderem Flemingem v roce 1928.

Výzkumný pracovník prováděl experiment s bakteriemi rodu Staphylococcus a kultivační médium bylo kontaminováno houbou. Fleming poznamenal, že v místě, kde se houba vyvinula, bakterie nerostou.

Peniciliny jsou beta-laktamová antibiotika a antibiotika přírodního původu jsou rozdělena do několika typů podle svého chemického složení. Ty působí hlavně na grampozitivní bakterie, které napadají buněčnou stěnu složenou převážně z peptidoglykanu.

Existuje několik druhů Penicillium schopny produkovat penicilin, ale P. chrysogenum Je to produkt s nejvyšší produktivitou. První komerční penicilin byl vyroben v roce 1941 a již v roce 1943 byl vyroben ve velkém měřítku.

Přírodní peniciliny nejsou účinné proti některým bakteriím, které produkují enzym penicilinu. Tento enzym má schopnost zničit chemickou strukturu penicilinu a neaktivní.

Bylo však možné vyrábět polosyntetické peniciliny změnou složení bujónu, kde Penicillium. Ty mají tu výhodu, že jsou odolné vůči penicilinu, a proto jsou účinnější proti některým patogenům.

Odkazy

  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 pohlavního rozmnožování a páření v penicilinu produkující houby Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken a RA Samson (2011) Fylogeneze Penicillium a segregaci Trichocomaceae do tří rodin. Studie v mykologii 70: 1-51.
  3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson a MC Fisher (2011) \ t Penicillium chrysogenum: populační genetika šťastné houby Alexandra Fleminga. Molekulární ekologie 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 (Houby). Taxon 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Historie penicilinu a jeho výroba v Chile. Rev. Chil. Infect. 23: 172-176.
  6. Roncal, T a U Ugde (2003) Indukce indukce v Penicillium. Výzkum v mikrobiologii. 154: 539-546.