Saccharomyces cerevisiae egenskaber, morfologi, livscyklus

4196
Egbert Haynes

Det Saccharomyces cerevisiae eller ølgær er en art af encellede svampe, der hører til den ascomycotiske fylum, til Hemiascomicete-klassen og til Saccharomycetales-ordenen. Det er kendetegnet ved sin brede udbredelse af levesteder, såsom blade, blomster, jord og vand. Navnet betyder ølsukkersvamp, fordi den bruges under produktionen af ​​denne populære drink..

Denne gær er blevet brugt i mere end et århundrede til bagning og brygning, men det var i begyndelsen af ​​det 20. århundrede, at forskere var opmærksomme på det og gjorde det til en model til undersøgelse..

Saccharomyces cerevisiae på agarplade. Af Rainis Venta [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], fra Wikimedia Commons

Denne mikroorganisme er blevet udbredt i forskellige industrier; Det er i øjeblikket en svamp, der er meget anvendt inden for bioteknologi, til produktion af insulin, antistoffer, albumin, blandt andre stoffer af interesse for menneskeheden..

Som en studiemodel har denne gær gjort det muligt at belyse de molekylære mekanismer, der forekommer under cellecyklussen i eukaryote celler..

Artikelindeks

  • 1 Biologiske egenskaber
  • 2 Morfologi
  • 3 Livscyklus
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Bagværk og brød
    • 4.2 Kosttilskud
    • 4.3 Fremstilling af drikkevarer
    • 4.4 Bioteknologi
  • 5 Referencer

Biologiske egenskaber

Saccharomyces cerevisiae er en eukaryot encellet mikrobe, kugleformet, gulgrøn. Det er kemoorganotroft, da det kræver organiske forbindelser som energikilde og ikke kræver sollys for at vokse. Denne gær er i stand til at bruge forskellige sukkerarter, hvor glucose er den foretrukne kulstofkilde.

S. cerevisiae er fakultativ anaerob, da den er i stand til at vokse under iltmangel. Under denne miljøtilstand omdannes glukose til forskellige mellemprodukter, såsom ethanol, CO2 og glycerol..

Sidstnævnte er kendt som alkoholisk gæring. I løbet af denne proces er væksten af ​​gæren ikke effektiv, men det er det medium, der i vid udstrækning anvendes af industrien til at fermentere sukkerarterne i forskellige korn såsom hvede, byg og majs..

Genomet af S. cerevisiae er blevet fuldstændigt sekventeret og er den første eukaryote organisme, der er opnået. Genomet er organiseret i et haploidsæt med 16 kromosomer. Ca. 5.800 gener er bestemt til proteinsyntese.

S. cerevisiae genomet er meget kompakt i modsætning til andre eukaryoter, da 72% er repræsenteret af gener. Inden for denne gruppe er ca. 708 blevet identificeret som deltagende i stofskifte, der udfører ca. 1035 reaktioner..

Morfologi

S. cerevisiae er en lille enkeltcellet organisme, der er tæt beslægtet med cellerne fra dyr og planter. Cellemembranen adskiller de cellulære komponenter fra det ydre miljø, mens kernemembranen beskytter det arvelige materiale.

Som i andre eukaryote organismer er mitokondriemembranen involveret i energiproduktion, mens det endoplasmatiske retikulum (ER) og Golgi-apparatet er involveret i lipidsyntese og proteinmodifikation..

Vakuolen og peroxisomerne indeholder metaboliske veje relateret til fordøjelsesfunktioner. I mellemtiden fungerer et komplekst stilladsnetværk som celleunderstøttelse og tillader cellebevægelse og udfører således funktionerne i cytoskeletet..

Actin- og myosinfilamenterne i cytoskelettet arbejder gennem brug af energi og tillader den polære rækkefølge af celler under celledeling..

Celledeling fører til asymmetrisk celledeling, hvilket resulterer i en større stamcelle end dattercellen. Dette er meget almindeligt i gær og er en proces, der defineres som spirende..

S. cerevisiae har en chitin cellevæg, der giver gær sin karakteristiske celleform. Denne mur forhindrer osmotisk skade, da den udøver turgortryk, hvilket giver disse mikroorganismer en vis plasticitet under skadelige miljøforhold. Cellevæg og membran er forbundet med periplasmisk rum.

Livscyklus

Saccharomyces cerevisiae seksuel cyklus. Kilde: Wikimedia Commons

Livscyklussen for S. cerevisiae svarer til den for de fleste somatiske celler. Både haploide og diploide celler kan eksistere. Cellestørrelsen af ​​haploide og diploide celler varierer alt efter vækstfasen og fra stamme til stamme..

Under eksponentiel vækst reproducerer haploide cellekultur hurtigere end diploid cellekultur. Haploide celler har knopper, der vises ved siden af ​​de foregående, mens diploide celler vises på modsatte poler.

Vegetativ vækst opstår ved spirende, hvor dattercellen begynder som en knopp fra modercellen efterfulgt af nuklear opdeling, dannelse af cellevæg og endelig celleseparation..

Hver stamcelle kan danne ca. 20-30 knopper, så dens alder kan bestemmes af antallet af ar på cellevæggen..

Diploide celler, der vokser uden kvælstof og uden en kulstofkilde, gennemgår en meiose-proces og producerer fire sporer (ascas). Disse sporer har høj modstand og kan spire i et rigt medium.

Sporerne kan være af en parringsgruppe, α eller begge dele, idet dette er analogt med køn i højere organismer. Begge cellegrupper producerer feromonlignende stoffer, der hæmmer celledelingen af ​​den anden celle..

Når disse to cellegrupper mødes, danner hver enkelt en slags fremspring, der ved sammenføjning til sidst fører til intercellulær kontakt og i sidste ende producerer diploide celler.

Ansøgninger

Bagværk og brød

S. cerevisiae er den gær, der er mest brugt af mennesker. En af de vigtigste anvendelser har været i bagning og brødfremstilling, da hvededej blødgør og udvider sig under gæringsprocessen..

Ernæringstilskud

På den anden side er denne gær blevet brugt som et kosttilskud, fordi ca. 50% af dens tørvægt består af proteiner, den er også rig på vitamin B, niacin og folsyre.

Fremstilling af drikkevarer

Denne gær er involveret i produktionen af ​​forskellige drikkevarer. Bryggeriindustrien bruger det i udstrakt grad. Ved at fermentere sukkerne, der udgør bygkornene, kan øl, en verdens populær drink, produceres.

På samme måde kan S. cerevisiae fermentere sukkeret i druer og producere op til 18 volumenprocent ethanol..

Bioteknologi

På den anden side har S. cerevisiae set fra et bioteknologisk synspunkt været en model for undersøgelse og anvendelse, fordi det er en organisme, der er let at dyrke, hurtigt voksende, og hvis genom er blevet sekventeret..

Anvendelsen af ​​denne gær i bioteknologiindustrien spænder fra produktion af insulin til produktion af antistoffer og andre proteiner, der anvendes af medicin.

I øjeblikket har den farmaceutiske industri brugt denne mikroorganisme til produktion af forskellige vitaminer, hvorfor bioteknologiske fabrikker har fortrængt petrokemiske fabrikker i produktionen af ​​kemiske forbindelser..

Referencer

  1. Harwell, L.H., (1974). Saccharomyces cerevisiae cellecyklus. Bakteriologiske anmeldelser, 38 (2), pp. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Morfologiske og fysiologiske egenskaber ved gæren Saccharomyces cerevisiae celler, der adskiller sig i levetiden. Speciale i biokemi. Fakultet for farmaci og biokemi, University of Zagreb. Zagreb-Kroatien.
  4. Otero, J. M., Cimini, D., Patil, K. R., Poulsen, S. G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Industrielle systemers biologi af Saccharomyces cerevisiae muliggør ny succinic acid Factory. 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 morfologisk database. Nucleic Acids Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Gen, molekylær og cellebiologi af gær. Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.

Endnu ingen kommentarer