Saccharomyces cerevisiae značilnosti, morfologija in življenjski cikel



The Saccharomyces cerevisiae ali pivski kvas je nekakšna enocelična gliva, ki spada v rob Ascomicota, v razred Hemiascomicete in po redu Saccharomicetales. Zanj je značilna široka razširjenost habitatov, kot so listi, cvetovi, zemlja in voda. Njegovo ime pomeni pivo sladkorna gliva, ker se uporablja med proizvodnjo te priljubljene pijače.

Ta kvas se že več kot stoletje uporablja pri peki in pivovarstvu, vendar so ga znanstveniki na začetku 20. stoletja posvečali pozornosti in ga spreminjali v študijski model..

Ta mikroorganizem se pogosto uporablja v različnih industrijah; Trenutno je to gliva, ki se pogosto uporablja v biotehnologiji, za proizvodnjo insulina, protiteles, albumin, med drugimi snovmi, ki so pomembne za človeštvo..

Kot študijski model je ta kvas pojasnila molekularne mehanizme, ki se pojavljajo v celičnem ciklusu v evkariontskih celicah.

Indeks

  • 1 Biološke značilnosti
  • 2 Morfologija
  • 3 Življenjski cikel
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Pecivo in kruh
    • 4.2 Prehransko dopolnilo
    • 4.3 Proizvodnja pijač
    • 4.4 Biotehnologija
  • 5 Reference

Biološke značilnosti

Saccharomyces cerevisiae je enocelični evkariontski mikrob, kroglasta, rumenkasto zelena. Je kemoorganotrofna, saj zahteva organske spojine kot vir energije in ne zahteva sončne svetlobe. Ta kvas lahko uporablja različne sladkorje, pri čemer je prednostni vir ogljika glukoza.

S. cerevisiae je fakultativna anaerobna, saj lahko raste v pogojih pomanjkanja kisika. Med tem okoljskim pogojem se glukoza pretvori v različne vmesne produkte, kot so etanol, CO2 in glicerol.

Slednji je znan kot alkoholno vrenje. Med tem postopkom rast kvasa ni učinkovita, vendar je medij, ki ga industrija široko uporablja za fermentacijo sladkorjev v različnih zrncih, kot so pšenica, ječmen in koruza..

Genom S. cerevisiae je bil popolnoma sekvenciran, saj je bil prvi eukariotski organizem, ki ga je treba doseči. Genom je organiziran v haploidni niz 16 kromosomov. Za sintezo beljakovin je namenjenih približno 5800 genov.

Genom S. cerevisiae je zelo kompakten, za razliko od drugih evkariontov, saj je 72% predstavljenih z geni. V tej skupini je bilo ugotovljenih približno 708 sodelujočih v presnovi, ki izvajajo približno 1035 reakcij.

Morfologija

S. cerevisiae je majhen enocelični organizem, ki je tesno povezan s celicami živali in rastlin. Celična membrana ločuje celične komponente od zunanjega okolja, jedrska membrana pa ščiti dedni material.

Kot pri drugih eukariotskih organizmih je mitohondrijska membrana vključena v proizvodnjo energije, endoplazmatski retikulum (ER) in Golgijev aparat pa sodelujeta pri sintezi lipidov in modifikaciji beljakovin..

Vakuole in peroksizomi vsebujejo presnovne poti, povezane s prebavnimi funkcijami. Medtem pa kompleksna mreža odra deluje kot celična podpora in omogoča gibanje celic, s čimer opravlja funkcije citoskeleta..

Aktinski in miozinski filamenti citoskeletov delujejo z uporabo energije in omogočajo polarno urejanje celic med celično delitvijo..

Celična delitev vodi do asimetrične delitve celic, kar ima za posledico večjo izvorno celico kot hčerinska celica. To je zelo pogosta v kvasu in je proces, ki je opredeljen kot brstenje.

S. cerevisiae ima celično steno hitina, ki daje obliko celice, ki jo zaznamuje. Ta stena preprečuje osmotsko škodo, saj povzroča turgorski pritisk, ki daje tem mikroorganizmom določeno plastičnost pod škodljivimi okoljskimi pogoji. Celična stena in membrana sta povezana s periplazmičnim prostorom.

Življenjski cikel

Življenjski cikel S. cerevisiae je podoben življenjskemu ciklu večine somatskih celic. Lahko so haploidne in diploidne celice. Velikost celic haploidnih in diploidnih celic se spreminja glede na fazo rasti in seva v sevu.

Med eksponencialno rastjo se kultura haploidnih celic razmnožuje hitreje kot pri diploidnih celicah. Haploidne celice imajo popke, ki se nahajajo v bližini prejšnjih, medtem ko se v diploidnih celicah pojavljajo v nasprotnih polih..

Rast vegetacije se pojavi s pupkovanjem, pri katerem se hčerinska celica začne kot izbruh matične celice, ki ji sledi delitev jedra, tvorba celične stene in končno ločevanje celic..

Vsaka matična celica lahko oblikuje približno 20-30 brstov, tako da lahko njeno starost določimo s številom brazgotin v celični steni.

Diploidne celice, ki rastejo brez dušika in brez vira ogljika, so podvržene procesu mejoze, ki proizvaja štiri spore (ascas). Te spore imajo visoko odpornost in lahko kalijo v bogatem mediju.

Spore so lahko združevalna skupina a, α ali oboje, kar je analogno spolu v višjih organizmih. Obe celični skupini tvorita feromonske snovi, ki zavirajo celično delitev druge celice.

Ko se najdejo ti dve celični skupini, vsaka od njih tvori nekakšno protuberanco, da se ob združevanju pojavi medcelični stik, ki na koncu povzroči diploidno celico..

Uporabe

Pecivo in kruh

S. cerevisiae je kvas, ki ga ljudje najbolj uporabljajo. Ena glavnih uporab je pri peki in kruhu, saj se v procesu fermentacije pšenično testo zmehča in razširi..

Prehransko dopolnilo

Po drugi strani pa je bil ta kvas uporabljen kot prehransko dopolnilo, saj je približno 50% njegove suhe mase sestavljeno iz beljakovin, bogato pa je tudi z vitaminom B, niacinom in folno kislino..

Proizvodnja pijač

Ta kvas je vključen v proizvodnjo različnih pijač. Pivovarska industrija ga široko uporablja. S fermentacijo sladkorjev, ki tvorijo ječmenova zrna, se lahko proizvaja pivo, priljubljena pijača po vsem svetu.

Na enak način lahko S. cerevisiae fermentira sladkorje v grozdju, pri čemer proizvede do 18% etanola na volumen vina..

Biotehnologija

S biotehnološkega vidika je bila S. cerevisiae model študija in uporabe, ker je organizem enostavne pridelave, hitre rasti in čigar genom je bil zaporedje.

Uporaba tega kvasa v biotehnološki industriji sega od proizvodnje insulina do proizvodnje protiteles in drugih beljakovin, ki jih uporablja zdravilo..

Trenutno je farmacevtska industrija ta mikroorganizem uporabila pri proizvodnji različnih vitaminov, zato so biotehnološke tovarne v proizvodnji kemičnih spojin razsirile petrokemične tovarne..

Reference

  1. Harwell, L.H., (1974). Celični ciklus Saccharomyces cerevisiae. Bakteriološki pregledi, 38 (2), str. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Morfološke in fiziološke značilnosti kvasovk Saccharomyces cerevisiae, ki se razlikujejo v življenjski dobi. Magistrsko delo iz biokemije. Fakulteta za farmacijo in biokemijo Univerze v Zagrebu. Zagreb-Hrvaška.
  4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Biologija industrijskih sistemov Saccharomyces cerevisiae omogoča novo tovarno jedrske kisline. 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). Morfološka podatkovna zbirka Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, str. 319-322. DOI: 10,1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Genetika, molekularna in celična biologija kvasovk. Univerza v Friburgu Suisse, str. 5-18.