- Биологични характеристики
- морфология
- Кръговат на живота
- Приложения
- Сладкиши и хляб
- Хранителна добавка
- Производство на напитки
- биотехнологии
- Препратки
В Saccharomyces Cerevisiae или пивоварна е мая е едноклетъчен гъбички, принадлежащи към Аскомикота на тип, клас Hemiascomicete и реда Saccharomicetales. Характеризира се с широкото си разпространение на местообитания, като листа, цветя, почва и вода. Името му означава гъба от бирена захар, защото се използва по време на производството на тази популярна напитка.
Тази мая се използва повече от век в печенето и варенето, но в началото на 20 век учените й обърнаха внимание, правейки я модел за изследване.
Saccharomyces cerevisiae на плоча с агар. От Rainis Venta, от Wikimedia Commons
Този микроорганизъм е широко използван в различни индустрии; В момента е гъбичка, широко използвана в биотехнологиите, за производството на инсулин, антитела, албумин, наред с други вещества от интерес за човечеството.
Като модел за изследване, тази мая е направила възможно да се изяснят молекулните механизми, които се появяват по време на клетъчния цикъл в еукариотните клетки.
Биологични характеристики
Saccharomyces cerevisiae е еукариотичен едноклетъчен микроб, кълбовиден по форма, жълтеникавозелен. Той е хемоорганотрофен, тъй като се нуждае от органични съединения като енергиен източник и не изисква слънчева светлина, за да расте. Тази мая е в състояние да използва различни захари, като глюкозата е предпочитаният източник на въглерод.
S. cerevisiae е факултативен анаероб, тъй като е в състояние да расте при недостиг на кислород. По време на това състояние на околната среда глюкозата се превръща в различни междинни продукти като етанол, CO2 и глицерол.
Последното е известно като алкохолна ферментация. По време на този процес растежът на дрождите не е ефективен, но това е средата, широко използвана от индустрията за ферментиране на захарите, присъстващи в различни зърна, като пшеница, ечемик и царевица.
Геномът на S. cerevisiae е напълно секвениран, като е първият организиран еукариотичен организъм. Геномът е организиран в хаплоиден набор от 16 хромозоми. Приблизително 5800 гени са предназначени за синтеза на протеини.
Геномът на S. cerevisiae е много компактен, за разлика от други еукариоти, тъй като 72% са представени от гени. В рамките на тази група приблизително 708 са идентифицирани като участващи в метаболизма, провеждайки около 1035 реакции.
морфология
S. cerevisiae е малък едноклетъчен организъм, който е тясно свързан с клетките на животни и растения. Клетъчната мембрана отделя клетъчните компоненти от външната среда, докато ядрената мембрана защитава наследствения материал.
Както и при други еукариотни организми, митохондриалната мембрана участва в генерирането на енергия, докато ендоплазменият ретикулум (ER) и апарата Голджи участват в синтеза на липиди и модифицирането на протеини.
Вакуолата и пероксизомите съдържат метаболитни пътища, свързани с храносмилателните функции. Междувременно сложна мрежа от скелета действа като поддръжка на клетките и позволява движението на клетките, като по този начин изпълнява функциите на цитоскелета.
Актиновите и миозиновите нишки на цитоскелета работят, като използват енергия и позволяват полярното подреждане на клетките по време на клетъчното делене.
Клетъчното делене води до асиметрично деление на клетките, което води до по-голяма стволова клетка от дъщерната клетка. Това е много често при дрождите и е процес, който се определя като пъпкуване.
S. cerevisiae има хитинова клетъчна стена, придаваща на дрождите характерната си клетъчна форма. Тази стена предотвратява осмотичното увреждане, тъй като упражнява тургор налягане, осигурявайки на тези микроорганизми определена пластичност при вредни условия на околната среда. Клетъчната стена и мембраната са свързани чрез периплазменото пространство.
Кръговат на живота
Полов цикъл Saccharomyces cerevisiae. Източник: Wikimedia Commons
Жизненият цикъл на S. cerevisiae е подобен на този на повечето соматични клетки. Може да има хаплоидни и диплоидни клетки. Размерът на клетките на хаплоидни и диплоидни клетки варира в зависимост от фазата на растеж и от щам до щам.
По време на експоненциален растеж, хаплоидната клетъчна култура се възпроизвежда по-бързо от диплоидната клетъчна култура. Хаплоидните клетки имат пъпки, които изглеждат в съседство с предишните, докато диплоидните клетки се появяват на противоположните полюси.
Вегетативният растеж става чрез пъпкуване, при което дъщерната клетка започва като пъпка от майчината клетка, последвана от ядрено деление, образуване на клетъчна стена и накрая отделяне на клетките.
Всяка стволова клетка може да образува около 20-30 пъпки, така че нейната възраст може да се определи от броя на белезите по клетъчната стена.
Диплоидните клетки, които растат без азот и без въглероден източник, претърпяват процес на мейоза, произвеждайки четири спори (аскас). Тези спори имат висока устойчивост и могат да покълнат в богата среда.
Спорите могат да бъдат от a, α или от двете групи за чифтосване, като това е аналог на пола във висшите организми. И двете клетъчни групи произвеждат феромоноподобни вещества, които инхибират клетъчното делене на другата клетка.
Когато тези две клетъчни групи се срещнат, всяка от тях образува вид издатина, която, когато се присъедини, в крайна сметка води до междуклетъчен контакт, в крайна сметка произвеждайки диплоидна клетка.
Приложения
Сладкиши и хляб
S. cerevisiae е дрождите, които се използват най-често от хората. Едно от основните приложения е в печенето и приготвянето на хляб, тъй като по време на процеса на ферментация тестото от пшеница омеква и се разширява.
Хранителна добавка
От друга страна, тази мая е използвана като хранителна добавка, тъй като около 50% от сухото й тегло се състои от протеини, освен това е богата на витамин В, ниацин и фолиева киселина.
Производство на напитки
Тази мая участва в производството на различни напитки. Пивоварната индустрия го използва широко. Чрез ферментиране на захарите, които съставляват ечемичните зърна, може да се получи бира, световно популярна напитка.
По същия начин, S. cerevisiae може да ферментира захарите, присъстващи в гроздето, като произвежда до 18 обемни процента вино.
биотехнологии
От друга страна, от биотехнологична гледна точка, S. cerevisiae, е модел на изследване и употреба, тъй като е организъм, който лесно се отглежда, бързо расте и чийто геном е секвенциран.
Използването на тази мая от биотехнологичната индустрия варира от производството на инсулин до производството на антитела и други протеини, използвани от медицината.
В момента фармацевтичната индустрия използва този микроорганизъм при производството на различни витамини, поради което биотехнологичните фабрики изместват нефтохимическите фабрики при производството на химически съединения.
Препратки
- Harwell, LH, (1974). Saccharomyces cerevisiae клетъчен цикъл. Бактериологични прегледи, 38 (2), pp. 164-198.
- Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLOS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
- Ковачевич, М., (2015). Морфологични и физиологични характеристики на дрождите Saccharomyces cerevisiae, различни в продължителността на живота. Магистърска дисертация по биохимия. Факултет по фармация и биохимия, Университет в Загреб. Загреб-Хърватска.
- Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Индустриални системи Биология на Saccharomyces cerevisiae позволява нова фабрика за захарни киселини. PLOS ONE, 8 (1), e54144.
- Saito, T., Ohtani, M., Sawai, H., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Морфологична база данни Saccharomyces cerevisiae. Нуклеинови киселини Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
- Shneiter, R., (2004). Генетика, молекулярна и клетъчна биология на дрождите. Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.