Značilnosti Penicillium chrysogenum, taksonomija, morfologija, habitat



Penicillium chrysogenum Pri proizvodnji penicilina se najpogosteje uporabljajo glive. Vrsta je v rodu Penicillium Aspergilliaceae družine Ascomycota.

Zanj je značilna nitasta gliva s prepletenimi hifami. Ko se gojijo v laboratoriju, se njihove kolonije hitro razvijajo. Imajo žametast do bombažen videz in modrozeleno obarvanost.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Filogenija in taksonomija
    • 2.1 Sinonimnost
    • 2.2 Sedanja omejitev
  • 3 Morfologija
  • 4 Habitat
  • 5 Razmnoževanje
    • 5.1 Aseksualna reprodukcija
    • 5.2 Spolno razmnoževanje
  • 6 Kulturni mediji
  • 7 Penicilin
  • 8 Reference

Splošne značilnosti

P. chrysogenum Je saprofitska vrsta. Sposoben je razgraditi organske snovi, da proizvede preproste ogljikove spojine, ki jih uporablja v hrani.

Vrsta je povsod prisotna (lahko jo najdemo kjerkoli) in običajno jo najdemo v zaprtih prostorih, v tleh ali z rastlinami. Prav tako raste na kruhu in njegove spore so pogoste v prahu.

Spore P. chrysogenum povzročajo dihalne alergije in kožne reakcije. Lahko proizvaja tudi različne vrste toksinov, ki vplivajo na ljudi.

Proizvodnja penicilina

Najbolj znana uporaba vrste je proizvodnja penicilina. Antibiotik je prvi odkril Alexander Fleming leta 1928, čeprav ga je načeloma identificiral kot P. rubrum.

Čeprav obstajajo druge vrste Penicillium lahko proizvajajo penicilin, P. chrysogenum To je najpogostejša. Njegova prednostna uporaba v farmacevtski industriji je posledica visoke proizvodnje antibiotika.

Razmnoževanje

Razmnožujejo se nespolno skozi konidije (nespolne spore), ki se pojavljajo v konidiophores. To so pokončne in tanke stene, z nekaj fialidi (celice, ki proizvajajo konidije)..

Spolno razmnoževanje poteka prek ascospores (spolne spore). Proizvajajo se v debelostenskih askah (plodovih teles)..

Ascospore (spolne spore) nastajajo v ascih (plodnih telesih). To so cleistothecium (zaokroženo) in imajo svoje sklerotizirane stene.

Proizvodnja sekundarnih metabolitov

Sekundarni metaboliti so organske spojine, ki jih proizvajajo žive stvari, ki ne vplivajo neposredno na njihovo presnovo. V primeru gliv te spojine pomagajo pri identifikaciji. 

P. chrysogenum odlikuje ga roquefortina C, meleagrina in penicilin. Ta kombinacija spojin olajša njihovo identifikacijo v laboratoriju. Poleg tega gliva proizvaja druge barvne sekundarne metabolite. Ksantoksilini so vzrok za rumeno barvo značilnega eksudata vrste.

Po drugi strani pa lahko proizvaja aflatoksine, ki so mikotoksini, škodljivi za ljudi. Ti toksini napadajo jetrni sistem in lahko privedejo do ciroze in raka jeter. Spore glivic onesnažujejo različna živila, ki lahko pri zaužitju povzročijo to patologijo.

Prehrana

Vrsta je saprofitska. Ima sposobnost proizvajanja prebavnih encimov, ki se sproščajo v organski snovi. Ti encimi razgrajujejo substrat in razgrajujejo kompleksne ogljikove spojine.

Nato se najpreprostejše spojine sprostijo in jih lahko absorbirajo hife. Hranila, ki se ne zaužijejo, se kopičijo kot glikogen.

Filogenija in taksonomija

P. chrysogenum je prvi opisal Charles Thom leta 1910. Vrsta ima sinonimijo (različna imena za isto vrsto)..

Sinonimnost

Fleming je leta 1929 identificiral vrste, ki proizvajajo penicilin P. rubrum, zaradi prisotnosti rdeče kolonije. Kasneje je bila vrsta dodeljena pod imenom P. notatum.

Leta 1949 so to navedli mikologi Raper in Thom P. notatum je sinonim za P. chrysogenum. Leta 1975 je bil izdelan pregled skupine sorodnih vrst P. chrysogenum Za to ime je bilo predlaganih štirinajst sinonimov.

Veliko število sinonimov za to vrsto je povezano s težavo vzpostavljanja diagnostičnih znakov. Ugotovljeno je bilo, da variacije v gojišču kulture vplivajo na nekatere značilnosti. To je privedlo do napačnih identifikacij taksona.

Zanimivo je, da je za prioritetno načelo (objavljeno prvo ime) ime najstarejšega taksona P. griseoroseum, objavljeno leta 1901. Kljub temu, P. chrysogenum ostane kot ime, ki se ohranja za široko uporabo.

Trenutno so najbolj natančni znaki za identifikacijo vrste proizvodnja sekundarnih metabolitov. Prisotnost roquefortina C, penicilin in meleagrina, zagotavlja pravilno identifikacijo.

Trenutne omejitve

P. chrysogenum je omejen na oddelek Chrysogena rodu Penicillium. Ta rod se nahaja v družini Aspergilliaceae reda Eurotiales de los Ascomycota.

Odsek Chrysogena je označen s prisotnostjo terverticilados in štirih-verticilados conidiophores. Fialide so majhne in kolonije so večinoma žametne. Vrste iz te skupine so tolerantne na slanost in skoraj vsi proizvajajo penicilin.

Na oddelku je bilo prijavljenih 13 vrst P. chrysogenum vrste. Ta del je monofiletska skupina in je brat oddelka Roquefortorum.

Morfologija

Ta gliva predstavlja filamentozni micelij. Hifi so septati, kar je značilno za Ascomycoto.

Conidiophores so terverticilados (z obilnimi posledicami). To so tanke in gladke stene, ki merijo 250–500 μm.

Metulase (veje konidiofora) imajo gladke stene in fialide so ampuliformne (v obliki steklenice) in pogosto z debelimi stenami..

Konidije so globoke do eliptične, 2,5 - 3,5 μm v premeru in gladke stene, če jih opazujemo z optičnim mikroskopom. V skenirnem elektronskem mikroskopu so stene tuberkurirane.

Habitat

P. chrysogenum Je svetovljanska. Ugotovljeno je bilo, da vrsta raste tako v morskih vodah kot tudi v tleh naravnih gozdov v zmernih in tropskih območjih.

To je mezofilna vrsta, ki lahko zraste med 5 in 37 ° C, optimalna pri 23 ° C. Poleg tega je kserofilna, zato se lahko razvije v suhem okolju. Po drugi strani pa je tolerantna na slanost.

Zaradi možnosti rasti v različnih okoljskih razmerah je običajno, da jo najdemo v notranjih prostorih. Najdemo ga med drugim v klimatskih sistemih, hladilnikih in sanitarijah.

Je pogosta glivica kot patogen sadnih dreves, kot so breskve, fige, agrumi in guava. Prav tako lahko kontaminira žita in meso. Prav tako raste na predelanih živilih, kot so kruh in krekerji.

Razmnoževanje

V P. chrysogenum prevladuje aseksualno razmnoževanje. V več kot 100 letih študije gliv do leta 2013 spolno razmnoževanje v vrsti ni bilo dokazano.

Seksualna reprodukcija

To se zgodi s proizvodnjo konidij v konidiophores. Oblikovanje konidij je povezano z diferenciacijo specializiranih reproduktivnih celic (fialidov).

Proizvodnja konidij se začne, ko vegetativna hifa ustavi rast in oblikuje septum. Nato začne to področje nabrekati in oblikovati vrsto vej. Apična celica vej se razlikuje v fialidu, ki se začne deliti z mitozo, da povzroči nastanek konidij.

Konidije večinoma razpršijo veter. Ko konidiospore dosežejo ugodno okolje, kalijo in povzročijo vegetativno telo gliv..

Spolna reprodukcija

Študija spolne faze v P. chrysogenum Ni bilo lahko, ker mediji kulture, ki se uporabljajo v laboratoriju, ne spodbujajo razvoja spolnih struktur.

Leta 2013 je nemška mikologinja Julia Böhm in sodelavci uspeli spodbuditi spolno razmnoževanje pri vrsti. V ta namen so na agar v kombinaciji z ovseno kašo postavili dve različni rasi. Kapsule smo izpostavili temi pri temperaturi med 15 ° C in 27 ° C.

Po času inkubacije, ki je trajala od petih tednov do treh mesecev, smo opazili nastanek cleistoceci (zaprtih zaokroženih ascos). Te strukture so nastale v kontaktnem območju med obema rasama.

Ta poskus je to pokazal v P. chrysogenum spolno razmnoževanje je heterothalno. Potrebno je izdelati askogonij (ženska struktura) in anteridij (moška struktura) dveh različnih ras..

Po nastanku ascogonium in antheridium, citoplazme (plasmogamy) in nato jedro (cariogamy) varovalko. Ta celica vstopa v mejozo in povzroča ascospore (spolne spore).

Mediji za kulturo

Kolonije v gojiščih rastejo zelo hitro. Po videzu so žametne do bombažne, na robu belega micelija. Kolonije so modrikasto zelene in proizvajajo bogat, svetlo rumeni izcedek. 

V kolonijah so prisotne sadne arome, podobne ananasu. V nekaterih pasmah pa vonj ni zelo izrazit.

Penicilin

Penicilin je prvi antibiotik, ki se uspešno uporablja v medicini. To je slučajno odkril švedski mikolog Alexander Fleming leta 1928.

Raziskovalec je izvajal eksperiment z bakterijami iz rodu Staphylococcus in gojišče je bilo kontaminirano z glivicami. Fleming ugotavlja, da na mestu, kjer se je razvila gliva, bakterije niso rasle.

Penicilini so beta-laktamski antibiotiki in tisti naravnega izvora so razvrščeni v več vrst glede na njihovo kemično sestavo. Delujejo predvsem na Gram-pozitivne bakterije, ki napadajo njeno celično steno, sestavljeno predvsem iz peptidoglikana.

Obstaja več vrst Penicillium lahko proizvajajo penicilin, vendar P. chrysogenum To je tista z najvišjo produktivnostjo. Prvi komercialni penicilin je bil proizveden leta 1941 in že leta 1943 se je lahko proizvajal v velikem obsegu.

Naravni penicilini niso učinkoviti proti nekaterim bakterijam, ki proizvajajo encim penicilina. Ta encim ima sposobnost uničiti kemično strukturo penicilina in neaktivnih.

Vendar pa je bilo možno izdelati polsintetične peniciline s spremembo sestave juhe, kjer je Penicillium. Prednost imajo, da so odporni na penicilin, zato so učinkovitejši pri nekaterih patogenih.

Reference

  1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer in U Kück (2013) Spolno razmnoževanje in razvoj parazitskega tipa v penicilinu nastajajoča gliva Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken in RA Samson (2011) Filogenija Penicillium in segregacijo Trichocomaceae v tri družine. Študije v mikologiji 70: 1-51.
  3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson in MC Fisher (2011) Specifikacija kljub globalno prekrivanju distribucij v Penicillium chrysogenum: populacijska genetika srečne glive Aleksandra Fleminga. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
  4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Predlogi za nomina specifica conservanda in rejicienda Aspergillus in Penicillium (Glive). Taxon 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Zgodovina penicilina in njegova proizvodnja v Čilu. Rev. Chil. Okužite. 23: 172-176.
  6. Roncal, T in U Ugalde (2003) Penicillium. Raziskave v mikrobiologiji. 154: 539-546.