Charakteristiky, morfologie a životní cyklus Saccharomyces cerevisiae



 Saccharomyces cerevisiae nebo pivovarské kvasnice je druh jednobuněčné houby, která patří k okraji Ascomicota, do třídy Hemiascomicete a do řádu Saccharomicetales. Vyznačuje se širokým rozmístěním stanovišť, jako jsou listy, květy, půda a voda. Její název znamená pivní cukr houba, protože se používá při výrobě tohoto populárního nápoje.

Tato droždí se již více než století používá při pečení a vaření piva, ale na počátku 20. století, kdy jí vědci věnovali pozornost, změnili ji na studijní model..

Tento mikroorganismus byl široce používán v různých průmyslových odvětvích; V současné době se jedná o houbu široce používanou v biotechnologiích, pro produkci inzulínu, protilátek, albuminu, mezi jinými látkami zajímavými pro lidstvo..

Jako studijní model tato kvasinka objasnila molekulární mechanismy, které se vyskytují během buněčného cyklu v eukaryotických buňkách.

Index

  • 1 Biologické charakteristiky
  • 2 Morfologie
  • 3 Životní cyklus
  • 4 Použití
    • 4.1 Pečivo a chléb
    • 4.2 Doplněk stravy
    • 4.3 Výroba nápojů
    • 4.4 Biotechnologie
  • 5 Odkazy

Biologické charakteristiky

Saccharomyces cerevisiae je jednobuněčný eukaryotický mikrob, globulární, nažloutlá zelená. Je chemoorganotrofní, protože jako zdroj energie vyžaduje organické sloučeniny a nevyžaduje růst slunečního světla. Tato kvasinka je schopna používat různé cukry, přičemž výhodným zdrojem uhlíku je glukóza.

S. cerevisiae je fakultativně anaerobní, protože je schopný růst za podmínek nedostatku kyslíku. Během tohoto stavu prostředí se glukóza přemění na různé meziprodukty, jako je ethanol, CO2 a glycerol.

Posledně jmenovaný je známý jako alkoholické kvašení. Během tohoto procesu není růst kvasinek účinný, ale je to médium široce používané průmyslem k fermentaci cukrů přítomných v různých zrnkách, jako je pšenice, ječmen a kukuřice..

Genom S. cerevisiae byl kompletně sekvenován, což je první eukaryotický organismus, kterého má být dosaženo. Genom je organizován do haploidní sady 16 chromozomů. Přibližně 5800 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 přibližně 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 se mitochondriální membrána podílí na tvorbě energie, zatímco endoplazmatické retikulum (ER) a Golgiho aparát se účastní syntézy lipidů a modifikace proteinů..

Vakuola a peroxizomy obsahují metabolické cesty související s trávicími funkcemi. Mezitím, komplexní síť lešení funguje jako buněčná podpora a umožňuje pohyb buněk, čímž plní funkce cytoskeletu..

Aktin a myosinová vlákna cytoskeletu pracují prostřednictvím energie a umožňují polární uspořádání buněk během buněčného dělení..

Buněčné dělení vede k asymetrickému dělení buněk, což vede k větší kmenové buňce než dceřiná buňka. Toto je velmi běžné v kvasinkách a je to proces, který je definován jako pučení.

S. cerevisiae má buněčnou stěnu chitinu, která dává kvasinky buněčné formě, která ji charakterizuje. Tato stěna zabraňuje osmotickému poškození, protože působí turgorovým tlakem a poskytuje těmto mikroorganismům jistou plasticitu za škodlivých podmínek prostředí. Buněčná stěna a membrána jsou spojeny periplazmatickým prostorem.

Životní cyklus

Životní cyklus S. cerevisiae je podobný jako u většiny somatických buněk. Mohou existovat haploidní a diploidní buňky. Velikost buněk haploidních a diploidních buněk se mění podle fáze růstu a kmene v kmeni.

Během exponenciálního růstu se kultura haploidních buněk reprodukuje rychleji než diploidní buňky. Haploidní buňky mají pupeny, které se objevují vedle předchozích, zatímco v diploidních buňkách se objevují v opačných pólech.

Vegetativní růst nastává pučením, ve kterém dceřiná buňka začíná jako ohnisko mateřské buňky, následované nukleárním dělením, tvorbou buněčné stěny a nakonec separací buněk..

Každá kmenová buňka může tvořit asi 20-30 pupenů, takže její věk může být určen počtem jizev v buněčné stěně.

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

Spory mohou být pářící skupina a, a nebo obojí, což je analogické pohlaví ve vyšších organismech. Obě buněčné skupiny produkují látky podobné feromonu, které inhibují buněčné dělení druhé buňky.

Když jsou tyto dvě buněčné skupiny nalezeny, každý z nich vytváří určitý druh výčnělku, který se při sjednocení, případně mezibuněčný kontakt produkující nakonec diploidní buňku..

Použití

Pečivo a chléb

S. cerevisiae je kvasinka, kterou lidé nejvíce používají. Jedním z hlavních využití bylo pečení a výroba chleba, protože během procesu kvašení je obilné těsto změkčeno a expandováno.

Doplněk stravy

Na druhé straně jsou tyto kvasinky používány jako doplněk výživy, protože přibližně 50% jeho suché hmotnosti tvoří bílkoviny, je také bohaté na vitamin B, niacin a kyselinu listovou..

Výroba nápojů

Tyto kvasinky se podílejí na výrobě různých nápojů. Pivovarský průmysl ho používá široce. Kvasením cukrů, které tvoří zrna ječmene, lze vyrábět pivo, populární nápoj po celém světě.

Stejně tak může S. cerevisiae kvasit cukry přítomné v hroznech, které produkují až 18% ethanolu na objem vína..

Biotechnologie

Na druhé straně, z biotechnologického hlediska, S. cerevisiae, je modelem studia a použití, protože je to organismus snadné kultivace, rychlého růstu a jehož genom byl sekvenován.

Využití tohoto kvasu biotechnologickým průmyslem jde od produkce inzulínu k produkci protilátek a jiných proteinů používaných v medicíně..

V současné době farmaceutický průmysl používá tento mikroorganismus při výrobě různých vitamínů, což je důvod, proč biotechnologické továrny vytlačily petrochemické závody ve výrobě chemických sloučenin..

Odkazy

  1. Harwell, L.H., (1974). Buněčný cyklus Saccharomyces cerevisiae. Bakteriologické recenze, 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 kvasinek Saccharomyces cerevisiae se liší délkou života. Diplomová práce z biochemie. Farmaceutická fakulta a Biochemie, Univerzita v Záhřebu. 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 kyseliny 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, pp. 319-322. DOI: 10,1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Genetika, molekulární a buněčná biologie kvasinek. Univerzita ve Fribourgu Suisse, s. 5-18.