PENICILLIUM CHRYSOGENUM: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГИЯ, МЕСТООБИТАНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Penicillium chrysogenum е видът гъби, който най-често се използва при производството на пеницилин. Видът е от рода Penicillium от семейство Aspergilliaceae от семейство Ascomycota.

Характеризира се с това, че е нишковидна гъбичка, със септатни хифи. Когато се отглежда в лабораторията, колониите му бързо растат. Те са кадифени до памучни на вид и синкаво-зелени на цвят.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. От Crulina 98, от Wikimedia Commons

Основни характеристики

P. chrysogenum е сапрофитен вид. Той е в състояние да разгради органичната материя, за да произвежда прости въглеродни съединения, които използва в диетата си.

Видът е повсеместен (може да се намери навсякъде) и е обичайно да го намерите в затворени пространства, земята или свързани с растения. Освен това расте върху хляб и спорите му се срещат често в прах.

Спорите на P. chrysogenum могат да причинят респираторни алергии и кожни реакции. Освен това може да произвежда различни видове токсини, които влияят на хората.

Производство на пеницилин

Най-известната употреба на вида е производството на пеницилин. Този антибиотик е открит за първи път от Александър Флеминг през 1928 г., въпреки че първоначално го е идентифицирал като P. rubrum.

Въпреки че има и други видове Penicillium, способни да произвеждат пеницилин, P. chrysogenum е най-разпространеният. Неговата преференциална употреба във фармацевтичната индустрия се дължи на високото производство на антибиотика.

репродукция

Те се размножават без асексуално с помощта на конидии (асексуални спори), които се произвеждат в конидиофори. Това са изправени и тънкостенни, с малко фиалиди (клетки, произвеждащи конидии).

Сексуалното размножаване става чрез аскоспори (секс спори). Те се срещат в дебелостенни асци (плодовити тела).

Аскоспорите (половите спори) се произвеждат в асци (плододаващи тела). Те са от типа клестотециум (закръглени) и имат склеротични стени.

Производство на вторични метаболити

Вторичните метаболити са органични съединения, произведени от живи същества, които не се намесват пряко в техния метаболизъм. В случай на гъбичките тези съединения помагат за идентифицирането им.

P. chrysogenum се характеризира с производството на рокфортин С, мелеагрин и пеницилин. Тази комбинация от съединения улеснява идентифицирането им в лабораторията. Освен това гъбата произвежда други цветни вторични метаболити. Ксантоксилините са отговорни за жълтия цвят на ексудата, типичен за вида.

От друга страна, той може да произвежда афлатоксини, които са микотоксини, които са вредни за хората. Тези токсини атакуват чернодробната система и могат да доведат до цироза и рак на черния дроб. Спорите на гъбата замърсяват различни храни, които при поглъщане могат да причинят тази патология.

хранене

Видът е сапрофитен. Той има способността да произвежда храносмилателни ензими, които се отделят върху органичната материя. Тези ензими разграждат субстрата, разграждайки сложни въглеродни съединения.

По-късно се освобождават по-прости съединения и могат да бъдат абсорбирани от хифи. Хранителните вещества, които не се консумират, се натрупват като гликоген.

Филогения и таксономия

P. chrysogenum е описан за първи път от Charles Thom през 1910 г. Видът има обширна синонимия (различни имена за един и същи вид).

синонимия

Флеминг през 1929 г. идентифицира вида, произвеждащ пеницилин като P. rubrum, поради наличието на червена колония. По-късно видът е присвоен под името P. notatum.

През 1949 г. миколозите Рапър и Том посочват, че P. notatum е синоним на P. chrysogenum. През 1975 г. е направена ревизия на групата видове, свързани с P. chrysogenum, и за това име са предложени четиринадесет синоними.

Големият брой синоними за този вид е свързан с трудността при установяване на диагностични знаци. Очевидно е, че вариациите в хранителната среда влияят на някои характеристики. Това доведе до неправилно проучване на таксона.

Интересно е да се отбележи, че по принцип на приоритет (първо публикувано име) името за най-стария таксон е P. griseoroseum, публикувано през 1901 г. Въпреки това, P. chrysogenum остава запазено име поради широката си употреба.

В момента най-точните характеристики за идентифициране на вида е производството на вторични метаболити. Наличието на рокфортин С, пеницилин и мелеагрин гарантира правилна идентификация.

Настоящ избирателен район

P. chrysogenum е описан в секцията Chrysogena от род Penicillium. Този род се намира в семейство Aspergilliaceae от порядъка на Eurotiales на Ascomycota.

Разделът на Хризогена се характеризира с тервертицилирани и четирихорловидни конидиофори. Фиалидите са малки, а колониите обикновено са кадифени. Видовете от тази група са толерантни към солеността и почти всички произвеждат пеницилин.

За участъка са идентифицирани 13 вида, като видът е P. chrysogenum. Този раздел е монофилетична група и е брат на секцията Roquefortorum.

морфология

Тази гъбичка има нишковидна мицелия. Хифите са септатни, което е характерно за Ascomycota.

Конидиофорите са тервертицилирани (с обилно разклоняване). Това са тънки и гладкостенни, с размери 250-500 µm.

Меттулите (клоните на конидиофора) имат гладки стени, а фиалидите са ампулиформени (във формата на бутилка) и често с дебели стени.

Конидиите са субглобозни до елипсовидни, с диаметър 2,5-3,5 µm и гладкостенни, когато се гледат със светлинния микроскоп. В сканиращия електронен микроскоп стените са туберкулирани.

Среда на живот

P. chrysogenum е космополитен. Видът е открит, растящ в морски води, както и на пода на естествени гори в умерени или тропически зони.

Това е мезофилен вид, който може да расте между 5 - 37 ° C, като оптималността му е 23 ° C. В допълнение, той е ксерофилен, така че може да се развие в суха среда. От друга страна, тя е толерантна към солеността.

Поради способността да расте в различни условия на околната среда е обичайно да се намира на закрито. Той е открит в климатика, хладилници и санитарни системи, наред с други.

Това е честа гъбичка като патоген на овощните дървета като праскови, смокини, цитрусови плодове и гуави. По същия начин може да замърси зърна и месо. Освен това расте върху преработени храни като хляб и бисквитки.

репродукция

В P. chrysogenum има преобладаващо асексуално възпроизвеждане. В повече от 100 години от проучването на гъбата, до 2013 г. сексуалното размножаване при вида не е доказано.

Безполово размножаване

Това става чрез производството на конидии в конидиофорите. Образуването на конидии е свързано с диференцирането на специализирани репродуктивни клетки (фиалиди).

Производството на конидии започва, когато вегетативната хифа спре да расте и се образува преграда. Тогава тази област започва да набъбва и се образува серия от клони. Апикалната клетка на клоните се диференцира във фиалид, който започва да се дели чрез митоза, за да породи конидии.

Конидиите се разпръскват главно от вятъра. Когато конидиоспорите достигнат благоприятна среда, те покълват и пораждат вегетативното тяло на гъбата.

Полово размножаване

Изследването на половата фаза при P. chrysogenum не беше лесно, защото културните среди, използвани в лабораторията, не насърчават развитието на половите структури.

През 2013 г. немската миколог Юлия Бьом и сътрудници успяха да стимулират сексуалната репродукция при вида. За това те поставиха две различни раси на агар, комбинирани с овесени ядки. Капсулите се подлагат на тъмно при температура между 15 ° С и 27 ° С.

След време на инкубация между пет седмици и три месеца се наблюдава образуването на клестоцеция (затворен заоблен аци). Тези структури са формирани в контактната зона между двете раси.

Този експеримент показа, че сексуалната репродукция в P. chrysogenum е хетеротална. Необходимо е производството на аскогоний (женска структура) и антеридий (мъжка структура) от две различни раси.

След образуването на аскогония и антеридий цитоплазмите (плазмогамия) и след това ядрата (кариогамия) се сливат. Тази клетка навлиза в мейоза и поражда аскоспори (полови спори).

Културни медии

Колониите в културните среди растат много бързо. Те са кадифени до памучни на външен вид, с бели мицели по краищата. Колониите са синкаво-зелени на цвят и образуват обилен, яркожълт ексудат.

Плодови аромати се появяват в колониите, подобно на ананаса. Въпреки това, при някои породи миризмата не е много силна.

пеницилин

Пеницилинът е първият антибиотик, който се използва успешно в медицината. Това е открито случайно от шведския миколог Александър Флеминг през 1928 година.

Изследователят провежда експеримент с бактерии от рода Staphylococcus, а културната среда е замърсена с гъбата. Флеминг забеляза, че там където гъбичките се развиват, бактериите не растат.

Пеницилините са беталактамични антибиотици, а тези с естествен произход се класифицират в няколко вида според техния химичен състав. Те действат главно върху грам-положителни бактерии, атакуващи клетъчната им стена, съставена главно от пептидогликан.

Има няколко вида Penicillium, способни да произвеждат пеницилин, но P. chrysogenum е този с най-висока продуктивност. Първият търговски пеницилин е произведен през 1941 г. и още през 1943 г. той успешно се произвежда в големи мащаби.

Естествените пеницилини не са ефективни срещу някои бактерии, които произвеждат ензима пеницилаза. Този ензим има способността да разрушава химическата структура на пеницилина и да го инактивира.

Възможно е обаче да се получат полусинтетични пеницилини чрез промяна на състава на бульона, в който се отглежда пеницилият. Те имат предимството, че са резистентна пеницилаза, следователно по-ефективна срещу някои патогени.

Препратки

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer и U Kück (2013). произвеждаща гъбичка Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken и RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium и сегрегацията на Trichocomaceae в три семейства. Проучвания по микология 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson и MC Fisher (2011) Спецификация въпреки припокриващи се в световен мащаб дистрибуции в Penicillium chrysogenum: популационната генетика на щастливата гъбичка на Александър Флеминг. Молекулярна екология 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Предложения за nomina specifica conservanda и rejicienda в Aspergillus и Penicillium (Fungi). Таксон 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Историята на пеницилина и неговото производство в Чили. Преподобни Чил. Infect. 23: 172-176.
6. Roncal, T и U Ugalde (2003) Индукция на conidiation в Penicillium. Изследвания в микробиологията. 154: 539-546.