Характеристики, морфология и жизненный цикл Saccharomyces cerevisiae



 Saccharomyces cerevisiae или пивные дрожжи - это разновидность одноклеточного гриба, который относится к краю Ascomicota, к классу Hemiascomicete и к отряду Saccharomicetales. Он характеризуется широким распространением мест обитания, таких как листья, цветы, почва и вода. Его название означает пивной сахарный гриб, потому что он используется во время производства этого популярного напитка..

Эти дрожжи более века использовались в выпечке и пивоварении, но это было в начале 20-го века, когда ученые обратили на это внимание, превратив его в модель исследования..

Этот микроорганизм широко используется в различных отраслях промышленности; В настоящее время это гриб, широко используемый в биотехнологии, для производства инсулина, антител, альбумина и других веществ, представляющих интерес для человечества..

В качестве модели исследования, эти дрожжи выяснили молекулярные механизмы, которые происходят во время клеточного цикла в эукариотических клетках..

индекс

  • 1 Биологические характеристики
  • 2 Морфология
  • 3 Жизненный цикл
  • 4 использования
    • 4.1 Выпечка и хлеб
    • 4.2 Пищевая добавка
    • 4.3 Производство напитков
    • 4.4 Биотехнология
  • 5 ссылок

Биологические характеристики

Saccharomyces cerevisiae представляет собой одноклеточный эукариотический микроб, глобулярный, желтовато-зеленый. Он является хемоорганотрофным, так как он требует органических соединений в качестве источника энергии и не требует солнечного света для роста. Эти дрожжи могут использовать разные сахара, причем глюкоза является предпочтительным источником углерода..

S. cerevisiae является факультативным анаэробом, так как он способен расти в условиях дефицита кислорода. Во время этих условий окружающей среды глюкоза превращается в различные промежуточные продукты, такие как этанол, CO2 и глицерин..

Последний известен как алкогольное брожение. Во время этого процесса рост дрожжей неэффективен, однако, это среда, широко используемая в промышленности для ферментации сахаров, присутствующих в различных зерновых, таких как пшеница, ячмень и кукуруза..

Геном S. cerevisiae был полностью секвенирован, и это был первый эукариотический организм, который был достигнут. Геном организован в гаплоидный набор из 16 хромосом. Приблизительно 5800 генов предназначены для синтеза белка..

Геном S. cerevisiae очень компактен, в отличие от других эукариот, поскольку 72% представлены генами. В пределах этой группы приблизительно 708 были идентифицированы как участвующие в метаболизме, осуществив около 1035 реакций.

морфология

S. cerevisiae - это небольшой одноклеточный организм, тесно связанный с клетками животных и растений. Клеточная мембрана отделяет клеточные компоненты от внешней среды, в то время как ядерная мембрана защищает наследственный материал.

Как и в других эукариотических организмах, митохондриальная мембрана участвует в выработке энергии, а эндоплазматическая сеть (ER) и аппарат Гольджи участвуют в синтезе липидов и модификации белка..

Вакуоли и пероксисомы содержат метаболические пути, связанные с пищеварительными функциями. Между тем, сложная сеть строительных лесов выступает в роли сотовой поддержки и позволяет клеткам двигаться, таким образом выполняя функции цитоскелета..

Актиновые и миозиновые филаменты цитоскелета работают за счет использования энергии и обеспечивают полярное упорядочение клеток во время деления клеток..

Деление клеток приводит к асимметричному делению клеток, в результате чего стволовая клетка большего размера, чем дочерняя клетка. Это очень распространено в дрожжах и это процесс, который определяется как почкующийся.

S. cerevisiae имеет клеточную стенку из хитина, что дает дрожжам клеточную форму, которая характеризует его. Эта стенка предотвращает осмотическое повреждение, поскольку она оказывает тургорное давление, обеспечивая этим микроорганизмам определенную пластичность при вредных условиях окружающей среды. Клеточная стенка и мембрана связаны периплазматическим пространством.

Жизненный цикл

Жизненный цикл S. cerevisiae похож на жизненный цикл большинства соматических клеток. Могут быть гаплоидные и диплоидные клетки. Размер клеток гаплоидных и диплоидных клеток варьируется в зависимости от фазы роста и напряжения в штамме..

Во время экспоненциального роста культура гаплоидных клеток размножается быстрее, чем культура диплоидных клеток. Гаплоидные клетки имеют почки, которые появляются рядом с предыдущими, в то время как в диплоидных клетках они появляются в противоположных полюсах.

Вегетативный рост происходит путем почкования, при котором дочерняя клетка начинается как вспышка материнской клетки, за которой следует деление ядра, формирование клеточной стенки и, наконец, отделение клетки..

Каждая стволовая клетка может образовывать около 20-30 почек, поэтому ее возраст можно определить по количеству рубцов на клеточной стенке..

Диплоидные клетки, которые растут без азота и без источника углерода, подвергаются процессу мейоза, продуцируя четыре споры (аска). Эти споры имеют высокую устойчивость и могут прорасти в богатой среде.

Споры могут быть спаривающей группой a, α или обеими, что аналогично полу у высших организмов. Обе группы клеток продуцируют феромоноподобные вещества, которые ингибируют деление клеток другой клетки.

Когда эти две клеточные группы обнаружены, каждая из них образует своего рода выпуклость, которая, когда происходит объединение, в конечном итоге, межклеточный контакт, в результате чего в конечном итоге диплоидных клеток.

приложений

Кондитерские изделия и хлеб

S. cerevisiae - дрожжи, наиболее часто используемые людьми. Одним из основных применений является выпечка и выпечка хлеба, поскольку во время процесса брожения пшеничное тесто размягчается и расширяется..

Пищевая добавка

С другой стороны, эти дрожжи использовались в качестве пищевой добавки, потому что около 50% их сухой массы состоит из белков, а также богат витамином В, ниацином и фолиевой кислотой..

Производство напитков

Эти дрожжи участвуют в производстве различных напитков. Пивоваренная отрасль широко использует его. Благодаря ферментации сахаров, из которых состоят зерна ячменя, можно производить пиво, популярный напиток во всем мире..

Таким же образом S. cerevisiae может сбраживать сахара, присутствующие в винограде, производя до 18% этанола на объем вина.

биотехнология

С другой стороны, с точки зрения биотехнологии S. cerevisiae была моделью для изучения и использования, потому что это организм легкого культивирования, быстрого роста и чей геном был секвенирован..

Использование этих дрожжей в биотехнологической промышленности идет от производства инсулина к производству антител и других белков, используемых в медицине..

В настоящее время фармацевтическая промышленность использует этот микроорганизм для производства различных витаминов, поэтому биотехнологические заводы вытеснили нефтехимические заводы для производства химических соединений..

ссылки

  1. Harwell, L.H. (1974). Saccharomyces cerevisiae клеточный цикл. Бактериологические обзоры, 38 (2), с. 164-198.
  2. Karithia H., Vilaprinyo E., Sorribas A., Alves R., (2011). PLOS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Ковачевич М. (2015). Морфофизиологические характеристики дрожжей Saccharomyces cerevisiae, различающихся по продолжительности жизни. Магистерская диссертация по биохимии. Фармацевтический и биохимический факультет Загребского университета. Загреб-Хорватия.
  4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Индустриальная системная биология Saccharomyces cerevisiae обеспечивает создание новой клеточной фабрики янтарной кислоты. PLOS ONE, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
  5. Сайто, Т., Охтани, М., Савай, Х., Сано, Ф., Сака, А., Ватанабе, Д., Юкава, М., Ойя, Ю., Моришита, С. (2004). Морфологическая база данных Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
  6. Шнейтер Р., (2004). Генетика, молекулярная и клеточная биология дрожжей. Университет Фрибура Suisse, стр. 5-18.