Saccharomyces cerevisiae характеристики, морфология и жизнен цикъл



на Saccharomyces cerevisiae или бирена мая е вид едноклетъчна гъба, която принадлежи към ръба на Ascomicota, към класа Hemiascomicete и по ред Saccharomicetales. Характеризира се с широко разпространение на местообитания като листа, цветя, почва и вода. Името му означава бира захар гъбички, защото се използва по време на производството на тази популярна напитка.

Тази дрожди се използва повече от век при печене и приготвяне, но в началото на 20-ти век учените обръщат внимание на него, превръщайки го в изследователски модел..

Този микроорганизъм е широко използван в различни индустрии; Понастоящем тя е гъба, широко използвана в биотехнологията, за производството на инсулин, антитела, албумин, наред с други вещества, представляващи интерес за човечеството.

Като модел на изследване, тази дрожди е изяснила молекулярните механизми, които възникват по време на клетъчния цикъл в еукариотните клетки.

индекс

  • 1 Биологични характеристики
  • 2 Морфология
  • 3 Жизнен цикъл
  • 4 Използване
    • 4.1 Сладкиши и хляб
    • 4.2 Хранителна добавка
    • 4.3 Производство на напитки
    • 4.4 Биотехнология
  • 5 Препратки

Биологични характеристики

Saccharomyces cerevisiae е едноклетъчен еукариотен микроб, глобуларен, жълтеникавозелен. Той е хемоорганотрофен, тъй като изисква органични съединения като енергиен източник и не изисква слънчева светлина да расте. Тази дрожди може да използва различни захари, като глюкозата е предпочитаният източник на въглерод.

S. cerevisiae е факултативна анаеробна, тъй като може да расте в условия на недостиг на кислород. По време на това състояние на околната среда глюкозата се превръща в различни междинни продукти като етанол, СО2 и глицерол.

Последният е известен като алкохолна ферментация. По време на този процес растежът на дрождите не е ефективен, обаче, средата, широко използвана от индустрията за ферментация на захарите, присъстващи в различни зърна, като пшеница, ечемик и царевица.

Геномът на S. cerevisiae е напълно секвениран, като е първият еукариотен организъм, който трябва да бъде постигнат. Геномът е организиран в хаплоиден набор от 16 хромозоми. Приблизително 5800 гени са предназначени за синтез на протеини.

Геномът на S. cerevisiae е много компактен, за разлика от други еукариоти, тъй като 72% са представени от гени. В тази група приблизително 708 са идентифицирани като участващи в метаболизма, извършвайки около 1035 реакции.

морфология

S. cerevisiae е малък едноклетъчен организъм, който е тясно свързан с клетките на животните и растенията. Клетъчната мембрана отделя клетъчните компоненти от външната среда, докато ядрената мембрана защитава наследствения материал.

Както и при други еукариотни организми, митохондриалната мембрана участва в генерирането на енергия, докато ендоплазменият ретикулум (ЕР) и апаратът на Голджи са включени в синтеза на липиди и протеинова модификация..

Вакуолите и пероксизомите съдържат метаболитни пътища, свързани с храносмилателните функции. Междувременно сложна мрежа на скеле действа като клетъчна поддръжка и позволява движение на клетките, като по този начин изпълнява функциите на цитоскелета..

Актиновите и миозиновите филаменти на цитоскелета работят чрез използване на енергия и позволяват полярното подреждане на клетките по време на клетъчното делене.

Клетъчното делене води до асиметрично разделяне на клетките, което води до по-голяма стволова клетка от дъщерната клетка. Това е често срещано явление в дрождите и е процес, който се определя като пъпкане.

S. cerevisiae има клетъчна стена на хитин, даваща на дрождите клетъчна форма, която я характеризира. Тази стена предотвратява осмотичните увреждания, тъй като упражнява тургорен натиск, като осигурява на тези микроорганизми определена пластичност при вредни условия на околната среда. Клетъчната стена и мембраната са свързани чрез периплазменото пространство.

Жизнен цикъл

Жизненият цикъл на S. cerevisiae е подобен на този на повечето соматични клетки. Може да има хаплоидни и диплоидни клетки. Размерът на клетките на хаплоидните и диплоидните клетки варира в зависимост от фазата на растеж и щам в щама.

По време на експоненциалния растеж културата на хаплоидните клетки се възпроизвежда по-бързо от тази на диплоидните клетки. Хаплоидните клетки имат пъпки, които се появяват в съседство с предишните, докато в диплоидните клетки те се появяват в противоположни полюси..

Вегетативният растеж се осъществява чрез пъпкуване, при което дъщерната клетка започва като избухване на майчината клетка, последвано от ядрено разделяне, образуването на клетъчната стена и накрая клетъчното разделяне..

Всяка стволова клетка може да образува около 20-30 пъпки, така че възрастта му може да се определи от броя на белезите в клетъчната стена.

Диплоидните клетки, които растат без азот и без въглероден източник, преминават през процес на мейоза, произвеждайки четири спори (аскаси). Тези спори имат висока устойчивост и могат да покълнат в богата среда.

Спорите могат да бъдат група на свързване а, а или и двете, като това е аналогично на пола във висшите организми. И двете клетъчни групи произвеждат феромоноподобни вещества, които инхибират клетъчното делене на другата клетка.

Когато се открият тези две клетъчни групи, всяка от тях образува вид изпъкналост, когато при обединяването настъпва, в крайна сметка, междуклетъчен контакт, произвеждащ в крайна сметка диплоидна клетка..

приложения

Сладкиши и хляб

S. cerevisiae е дрождите, които най-често се използват от хората. Една от основните приложения е при печене и приготвяне на хляб, тъй като по време на ферментационния процес пшеното се омекотява и разширява..

Хранителна добавка

От друга страна, тази мая се използва като хранителна добавка, тъй като около 50% от сухата му маса се състои от протеини, богата е на витамин В, ниацин и фолиева киселина..

Производство на напитки

Тази дрожди участва в производството на различни напитки. Пивоварната промишленост го използва широко. Чрез ферментацията на захарите, които образуват ечемичени зърна, може да се произведе бира, популярна напитка в световен мащаб.

По същия начин S. cerevisiae може да ферментира присъстващите в гроздето захари, като произвежда до 18% етанол на обем вино..

биотехнологиите

От друга страна, от биотехнологична гледна точка, S. cerevisiae е модел на изследване и използване, тъй като е организъм на лесно култивиране, на бърз растеж и чийто геном е секвениран.

Използването на тази дрожди от биотехнологичната индустрия преминава от производството на инсулин до производството на антитела и други протеини, използвани от медицината..

В момента фармацевтичната промишленост е използвала този микроорганизъм в производството на различни витамини, поради което заводите на биотехнологиите са изместили нефтохимическите фабрики в производството на химически съединения..

препратки

  1. Harwell, L.H., (1974). Клетъчен цикъл на Saccharomyces cerevisiae. Бактериологични прегледи, 38 (2), pp. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, Е., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Морфологични и физиологични характеристики на дрождите Saccharomyces cerevisiae, които се различават по време на живота. Магистърска теза по биохимия. Фармацевтичен и биохимичен факултет на Университета в Загреб. Загреб-Хърватска.
  4. Otero, J. М., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Индустриални системи Биология на Saccharomyces cerevisiae Позволява нова фабрика за ядрени киселини. PLoS ONE, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
  5. Saito, Т., Ohtani, М., Sawai, Н., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, М., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Морфологична база данни Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Генетика, молекулярна и клетъчна биология на дрожди. Университет на Фрибург Суис, стр. 5-18.