Saccharomyces cerevisiae omadused, morfoloogia ja elutsükkel



The Saccharomyces cerevisiae või õlle pärm on omamoodi ühekomponentne seen, mis kuulub Ascomicota servale, klassile Hemiascomicete ja järjekorrale Saccharomicetales. Seda iseloomustab elupaikade, näiteks lehtede, lillede, pinnase ja vee laialdane levik. Selle nimi tähendab õlle suhkrut, sest seda kasutatakse selle populaarse joogi valmistamisel.

Seda pärmi on enam kui sajandit kasutatud küpsetamisel ja õlletamisel, kuid see oli 20. sajandi alguses, kui teadlased sellele tähelepanu pöörasid, muutes selle uurimismudeliks.

Seda mikroorganismi on laialdaselt kasutatud erinevates tööstusharudes; Praegu on see biotehnoloogias laialdaselt kasutatav seen, insuliini, antikehade, albumiini, teiste inimkonnale huvi pakkuvate ainete tootmiseks.

Uuringu mudelina on see pärm selgitanud molekulaarseid mehhanisme, mis esinevad rakutsükli ajal eukarüootsetes rakkudes.

Indeks

  • 1 Bioloogilised omadused
  • 2 Morfoloogia
  • 3 Elutsükkel
  • 4 Kasutamine
    • 4.1 Pagaritooted ja leib
    • 4.2 Toidulisand
    • 4.3 Jookide tootmine
    • 4.4 Biotehnoloogia
  • 5 Viited

Bioloogilised omadused

Saccharomyces cerevisiae on ühekomponentne eukarüootne mikroob, globulaarne, kollakasroheline. See on kemoorganotroofne, kuna see nõuab energiaallikana orgaanilisi ühendeid ja ei vaja päikesevalgust. See pärm on võimeline kasutama erinevaid suhkruid, kusjuures eelistatud süsinikuallikas on glükoos.

S. cerevisiae on fakultatiivne anaeroobne, kuna see on võimeline kasvama hapniku puudulikkuse tingimustes. Selle keskkonnaseisundi käigus muundatakse glükoos erinevateks vaheühenditeks, nagu etanool, CO2 ja glütserool.

Viimast nimetatakse alkohoolseks käärimiseks. Selle protsessi käigus ei ole pärmi kasv efektiivne, kuid tööstus kasutab seda söödet laialdaselt mitmesugustes terades nagu nisu, oder ja mais..

S. cerevisiae genoomi on täielikult sekveneeritud, olles esimene eukarüootne organism. Genoom on organiseeritud 16 kromosoomi haploidsesse komplekti. Valgu sünteesiks on ette nähtud ligikaudu 5800 geeni.

Erinevalt teistest eukarüootidest on S. cerevisiae genoom väga kompaktne, kuna 72% on esindatud geenidega. Selles rühmas on tuvastatud, et ainevahetuses osalevad ligikaudu 708, mis teostavad umbes 1035 reaktsiooni.

Morfoloogia

S. cerevisiae on väike ühekomponentne organism, mis on tihedalt seotud loomade ja taimede rakkudega. Rakumembraan eraldab rakukomponendid väliskeskkonnast, samas kui tuumamembraan kaitseb pärilikku materjali.

Nagu teistes eukarüootsetes organismides, mitokondri membraani on kaasatud elektritootmine, samas endoplasmaatilise retiikulumi (ER) ja Golgi kompleksi osalevad lipiidide sünteesil ja valgu modifikatsiooni.

Vakuole ja peroksisoomid sisaldavad seedetrakti funktsioonidega seotud metaboolseid teid. Vahepeal toimib kompleksne tellingute võrk raku toena ja võimaldab rakkude liikumist, tehes seega tsütoskeleti funktsioone..

Tsütoskeleti aktiini- ja müosiinfilamentid töötavad energia abil ja võimaldavad rakkude jagunemise polaarset järjestust rakkude jagunemisel.

Rakkude jagunemine viib rakkude asümmeetrilise jaotumiseni, mille tulemuseks on suurem tüvirakk kui tütarrakul. See on pärmis väga levinud ja see on protsess, mis on defineeritud kui lootustandev.

S. cerevisiae'il on kitiini rakusein, mis annab sellele pärmi iseloomuliku pärmi. See sein takistab osmootilist kahjustust, kuna see avaldab turgori rõhku, pakkudes mikroorganisme kahjulike keskkonnatingimuste korral teatud plastilisusele. Rakuseina ja membraani ühendab periplasmaatiline ruum.

Elutsükkel

S. cerevisiae elutsükkel on sarnane enamiku somaatiliste rakkude elutsükliga. Võib esineda haploidseid ja diploidseid rakke. Haploidsete ja diploidsete rakkude suurus varieerub vastavalt kasvufaasile ja tüvi tüvele.

Eksponentsiaalse kasvu ajal paljuneb haploidsete rakkude kultuur kiiremini kui diploidsed rakud. Haploidsetel rakkudel on pungad, mis ilmuvad eelnevate kõrval, samas kui diploidsetes rakkudes ilmuvad need vastassuunas olevates postides..

Taimekasv toimub kasvajaga, kus tütarrakk algab emasraku puhanguna, millele järgneb tuumaosa, rakuseina moodustumine ja lõpuks rakkude eraldumine..

Iga tüvirakk võib moodustada umbes 20-30 punga, seega saab selle vanuse määrata rakuseinas olevate armide arvu järgi.

Diploidsed rakud, mis kasvavad ilma lämmastiku ja süsinikuallikata, läbivad meioosi protsessi, mis toodab nelja spoori (ascas). Need spoorid on kõrge resistentsusega ja võivad idaneda rikkalikus keskkonnas.

Spoorid võivad olla paarirühm a, α või mõlemad, mis on analoogne kõrgemate organismide sooga. Mõlemad rakurühmad toodavad feromooni-sarnaseid aineid, mis inhibeerivad teise raku jagunemist.

Kui need kaks rakurühma leitakse, moodustab igaüks omamoodi müra, mis ühendamisel tekib lõpuks rakulise kontaktina, mis toodab lõpuks diploidset rakku..

Kasutamine

Kondiitritooted ja leib

S. cerevisiae on inimeste poolt kõige enam kasutatav pärm. Üks peamisi kasutusviise on olnud küpsetamisel ja leiva valmistamisel, sest käärimisprotsessi käigus pehmendatakse ja laiendatakse nisu tainas.

Toidulisand

Teisest küljest on seda pärmi kasutatud toidulisandina, sest umbes 50% selle kuivmassist koosneb valkudest, samuti on see B-vitamiini, niatsiini ja foolhappe poolest rikas..

Joogitootmine

See pärm on seotud erinevate jookide tootmisega. Õlletööstus kasutab seda laialdaselt. Oderist valmistatud suhkrute kääritamise teel on võimalik valmistada õlut, mis on populaarne jook kogu maailmas.

Samamoodi võib S. cerevisiae viinamarjades esinevaid suhkruid fermenteerida kuni 18% etanooli tootmisel veini mahu kohta..

Biotehnoloogia

Lisaks alates biotehnoloogiliselt, S. cerevisiae, on uuritud mudel ja kasutamine, sest see on lihtne kasvatada organismi kiiresti kasvav ja kelle genoomi on sekveneeritud.

Selle pärmi kasutamine biotehnoloogiatööstuses toimub insuliini tootmisest kuni ravimite poolt kasutatavate antikehade ja muude valkude tootmiseni..

Praegu farmaatsiatööstuses on kasutanud seda mikroorganismi tootmise eri vitamiine, nii biotehnoloogiliste tehased on ümberasustatud naftakeemia taimede tootmiseks keemiliste ühendite.

Viited

  1. Harwell, L.H., (1974). Saccharomyces cerevisiae rakutsükkel. Bakterioloogilised ülevaated, 38 (2), lk. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Saccharomyces cerevisiae pärmi morfoloogilised ja füsioloogilised omadused erinevad eluea jooksul. Biokeemia magistritöö. Zagrebi Ülikooli farmaatsia- ja biokeemia teaduskond. Zagreb – Horvaatia.
  4. Otero, J. M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Saccharomyces cerevisiae tööstussüsteemide bioloogia Võimaldab uudse merevaikhappe raku tehase. 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). Saccharomyces cerevisiae morfoloogilised andmebaasi. Nukleiinhapped Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10,1093 / Nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Pärmi geneetika, molekulaar- ja rakubioloogia. Fribourg Suisse ülikool, lk. 5-18.