Характеристики на Penicillium chrysogenum, таксономия, морфология, местообитание

Penicillium chrysogenum Това е видът гъби, който се използва най-често при производството на пеницилин. Видът е в рода Penicillium от семейството Aspergilliaceae на Ascomycota.

Характеризира се с влакнеста гъба, със септиращи хифи. Когато се отглеждат в лабораторията, техните колонии бързо се разрастват. Те имат кадифено до памучен вид и синьо-зелено оцветяване.

индекс

• 1 Общи характеристики
• 2 Филогенеза и таксономия
  • 2.1 Синонимия
  • 2.2 Настоящо ограничение
• 3 Морфология
• 4 Местообитание
• 5 Възпроизвеждане
  • 5.1 Асексуално размножаване
  • 5.2 Сексуално размножаване
• 6 Културни медии
• Пеницилин
• 8 Препратки

Общи характеристики

P. chrysogenum Той е сапрофитен вид. Той е в състояние да разгради органичните вещества, за да произведе прости въглеродни съединения, които използва в храната си.

Видът е повсеместен (може да се намери навсякъде) и често се среща в затворени пространства, в почвата или в растения. Той също расте на хляб и спорите му са често срещани в праха.

Спорите на P. chrysogenum те могат да генерират дихателни алергии и кожни реакции. Той може също да произвежда различни видове токсини, които засягат хората.

Производство на пеницилин

Най-известната употреба на вида е производството на пеницилин. Този антибиотик е бил открит за първи път от Александър Флеминг през 1928 г., въпреки че по принцип го е идентифицирал като P. rubrum.

Въпреки че има и други видове Penicillium може да произвежда пеницилин, P. chrysogenum Това е най-често срещаното. Предпочитаното му използване във фармацевтичната промишленост се дължи на високото му производство на антибиотик.

репродукция

Те се възпроизвеждат асексуално чрез конидии (асексуални спори), които се срещат в конидиофорите. Те са изправени и тънкостенни, с малко фиалиди (клетки, които произвеждат конидии).

Сексуалното размножаване се осъществява чрез аскоспори (сексуални спори). Те се произвеждат в дебелостенни аскоми (плодни тела).

Аскоспорите (сексуалните спори) се произвеждат в ascos (плодни тела). Те са cleistothecium (закръглени) и имат склеротизирани стени.

Производство на вторични метаболити

Вторичните метаболити са органични съединения, произведени от живи същества, които не се намесват директно в техния метаболизъм. В случай на гъбички, тези съединения спомагат за тяхната идентификация. 

P. chrysogenum характеризира се с производство на рокфортина C, мелеагрина и пеницилин. Тази комбинация от съединения улеснява идентифицирането им в лабораторията. В допълнение, гъбичката произвежда други оцветени вторични метаболити. Ксантоксилините са причина за жълтия цвят на типичния ексудат на вида.

От друга страна, той може да произвежда афлатоксини, които са микотоксини, вредни за хората. Тези токсини атакуват чернодробната система и могат да доведат до цироза и рак на черния дроб. Спорите на гъбичките замърсяват различни храни, които при поглъщане могат да причинят тази патология.

хранене

Видът е сапрофитен. Той има способността да произвежда храносмилателни ензими, които се отделят по органичната материя. Тези ензими разграждат субстрата, разграждат сложни въглеродни съединения.

Впоследствие, най-простите съединения се освобождават и могат да се абсорбират от хифите. Хранителните вещества, които не се консумират, се натрупват като гликоген.

Филогенеза и таксономия

P. chrysogenum е описан за първи път от Charles Thom през 1910 г. Видът има синонимия (различни имена за един и същи вид)..

синонимия

Флеминг през 1929 г. идентифицира пеницилин-произвеждащите видове като P. rubrum, поради наличието на червена колония. Впоследствие видът е определен под името P. notatum.

През 1949 г. миколозите Рапър и Том посочват това P. notatum е синоним на P. chrysogenum. През 1975 г. е направен преглед на групата от сродни видове P. chrysogenum и четиринадесет синоними са предложени за това име.

Големият брой синоними за този вид е свързан с трудността за установяване на диагностични знаци. Беше оценено, че вариациите в културалната среда влияят върху някои характеристики. Това доведе до погрешни идентификации на таксона.

Интересно е да се отбележи, че за приоритетен принцип (публикувано първо име) името на най-стария таксон е P. griseoroseum, публикуван през 1901 г. Въпреки това, P. chrysogenum остава като име, запазено за широкото му използване.

В момента най-точните признаци за идентифициране на вида е производството на вторични метаболити. Наличието на roquefortina C, пеницилин и мелеагрина, гарантира правилната идентификация.

Текущо описание

P. chrysogenum е описан в раздела Chrysogena от рода Penicillium. Този род е разположен в семейството Aspergilliaceae на ордена Eurotiales de los Ascomycota.

Секцията на Chrysogena се характеризира с наличието на terverticilados и четири-verticilados конидиофори. Фиалидите са малки и колониите обикновено са кадифени. Видовете от тази група са толерантни към солеността и почти всички произвеждат пеницилин.

За този участък са докладвани 13 вида P. chrysogenum вида на вида. Тази секция е монофилетична група и е брат на секцията Рокфорторум.

морфология

Тази гъба представя влакнести мицели. Хифите са септиращи, което е характерно за Ascomycota.

Конидиофорите са тервертиладоси (с обилни разклонения). Това са тънки и гладки стени с размери 250-500 μm.

Металузите (клони на конидиофора) имат гладки стени, а фиалидите са ампулообразни (с форма на бутилка) и често с дебели стени..

Конидиите са субглобални до елиптични, с диаметър 2,5 - 3,5 μm и гладки стени, когато се наблюдават с оптичния микроскоп. В сканиращия електронен микроскоп стените са туберкулирани.

хабитат

P. chrysogenum Той е космополитен. Видът е открит растящ както в морските води, така и в почвите от естествени гори в умерени или тропически зони.

Това е мезофилен вид, който може да расте между 5 - 37 ° C, с оптимален при 23 ° C. В допълнение, той е ксерофилен, така че може да се развива в суха среда. От друга страна, то е толерантно към солеността.

Благодарение на способността да расте в различни условия на околната среда, често се среща в интериорните пространства. Той е открит в климатични системи, хладилници и тоалетни и др.

Той е често срещана гъба като патоген на овощни дървета като праскови, смокини, цитрусови плодове и гуава. Също така може да замърси зърнените храни и месото. Той също расте на преработени храни като хляб и бисквити.

репродукция

в P. chrysogenum преобладават асексуалните размножения. В повече от 100 години от изследването на гъбичките, до 2013 г. половото размножаване у вида не е доказано.

Асексуално размножаване

Това се случва чрез производството на конидии в конидиофорите. Образуването на конидии е свързано с диференцирането на специализирани репродуктивни клетки (фиалиди)..

Производството на конидии започва, когато вегетативната хифа спира растежа си и образува преграда. След това тази област започва да се подува и се образуват редица клони. Апикалната клетка на клоните се различава във фиалида, която започва да се разделя с митоза, за да доведе до конидиите.

Конидиите се разпръскват главно от вятъра. Когато конидиоспорите достигнат благоприятна среда, те покълват и пораждат вегетативното тяло на гъбата..

Сексуално размножаване

Изследването на сексуалната фаза в P. chrysogenum Не беше лесно, защото използваните в лабораторията хранителни среди не насърчават развитието на сексуални структури.

През 2013 г. немската миколожка Джулия Бьом и сътрудници успяха да стимулират половото размножаване у вида. За това те поставят две различни раси на агар, комбинирани с овесена каша. Капсулите се подлагат на тъмнина при температура между 15 ° С и 27 ° С.

След време на инкубация между пет седмици до три месеца, се наблюдава образуването на cleistoceci (затворен закръглен ascos). Тези структури са формирани в контактната зона между двете раси.

Този експеримент показа, че в P. chrysogenum половото размножаване е хетеротално. Необходимо е да се произведе аскогоний (женска структура) и антеридиум (мъжка структура) на две различни раси..

След образуването на аскогоний и антерид, цитоплазмите (плазмогамия) и след това ядрата (кариогамията) се сливат. Тази клетка навлиза в мейоза и поражда аскоспори (сексуални спори).

Културална среда

Колониите в културалната среда растат много бързо. Те са кадифени на вид на памук, с бели мицели на ръба. Колониите са синкавозелени и дават богат, яркожълт ексудат. 

Плодови аромати присъстват в колониите, подобно на ананас. Въпреки това, в някои породи миризмата не е много маркирана.

пеницилин

Пеницилинът е първият антибиотик, който се използва успешно в медицината. Това е открито случайно от шведския миколог Александър Флеминг през 1928 година.

Изследователят провежда експеримент с бактерии от рода стафилокок и културалната среда се замърсява с гъбичките. Флеминг отбеляза, че на мястото, където се развива гъбичката, бактериите не растат.

Пеницилините са бета-лактамни антибиотици, а тези с естествен произход се класифицират в няколко вида според техния химичен състав. Те действат главно върху Грам-положителни бактерии, атакуващи нейната клетъчна стена, съставена главно от пептидогликан.

Има няколко вида Penicillium може да произвежда пеницилин, но P. chrysogenum Той е с най-висока производителност. Първият търговски пеницилин е произведен през 1941 г. и вече през 1943 г. е бил в състояние да бъде произведен в голям мащаб.

Естествените пеницилини не са ефективни срещу някои бактерии, които произвеждат пеницилиновия ензим. Този ензим има способността да разрушава химическата структура на пеницилина и неактивните.

Възможно е обаче да се произведат полусинтетични пеницилини чрез промяна на състава на бульона, в който Penicillium. Те имат предимството, че са устойчиви на пеницилин, поради което са по-ефективни срещу някои патогени.

препратки

1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer и U Kück (2013) Сексуално размножаване и опосредствано развитие на щама в пеницилина - произвеждащи гъбички Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken и RA Samson (2011) Филогения на Penicillium и сегрегацията на Trichocomaceae в три семейства. Изследвания в микологията 70: ​​1-51.
3. Хенк Д.А., CE Eagle, К. Браун, М.А. Ван ден Берг, П.С. Дайър, С.В. Питърсън и М. С. Фишър (2011). Penicillium chrysogenum: популационната генетика на щастливата гъба на Александър Флеминг. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Пит, RA Самсон, AC Stolk (1992) Предложения за nomina specifica conservanda in rejicienda Aspergillus и Penicillium (гъби). Таксон 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Историята на пеницилина и неговото производство в Чили. Rev. Chil. Заразяват. 23: 172-176.
6. Roncal, T and U Ugalde (2003) Индукция на кондикацията в Penicillium. Изследвания в областта на микробиологията. 154: 539-546.