Karakteristike Penicillium chrysogenum, taksonomija, morfologija, stanište



Penicillium chrysogenum U proizvodnji penicilina najčešće se koriste vrste gljiva. Vrsta je unutar roda Penicillium Aspergilliaceae obitelji Ascomycota.

Karakterizira ga filamentozna gljivica s presecenim hifama. Kada se uzgajaju u laboratoriju, njihove kolonije brzo rastu. Imaju baršunasti do pamučni izgled i plavkasto zelenu boju.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Filogenija i taksonomija
    • 2.1 Sinonimnost
    • 2.2 Trenutačna ograničenja
  • 3 Morfologija
  • 4 Stanište
  • 5 Reprodukcija
    • 5.1 Aseksualna reprodukcija
    • 5.2. Seksualna reprodukcija
  • 6 Mediji za kulturu
  • 7 Penicilin
  • 8 Reference

Opće karakteristike

P. chrysogenum To je saprofitska vrsta. Ona je u stanju razgraditi organsku tvar kako bi proizvela jednostavne ugljikove spojeve koje koristi u svojoj hrani.

Vrsta je sveprisutna (može se naći bilo gdje) i uobičajeno je da se nalazi u zatvorenim prostorima, na tlu ili u vezi s biljkama. Također raste na kruhu, a spore su uobičajene u prašini.

Spore P. chrysogenum mogu generirati respiratorne alergije i kožne reakcije. Također može proizvesti različite vrste toksina koji utječu na ljude.

Proizvodnja penicilina

Najpoznatija uporaba vrste je proizvodnja penicilina. Ovaj antibiotik prvi je put otkrio Alexander Fleming 1928. godine, iako ga je u načelu identificirao P. rubrum.

Iako postoje i druge vrste Penicillium mogu proizvoditi penicilin, P. chrysogenum To je najčešće. Njegova preferirana upotreba u farmaceutskoj industriji je zbog njegove visoke proizvodnje antibiotika.

reprodukcija

Oni se razmnožavaju aseksualno preko konidija (aseksualnih spora) koje se javljaju u konidioforima. To su uspravne i tanke stijenke, s nekoliko fialida (stanice koje proizvode konidije).

Seksualna reprodukcija se odvija kroz ascospore (spolne spore). One se proizvode u debeloslojnim ascima (plodonosna tijela).

Ascospore (spolne spore) proizvode se u ascosima (plodnim tijelima). To su cleistothecium (zaobljeni) i imaju svoje sklerotizirane zidove.

Proizvodnja sekundarnih metabolita

Sekundarni metaboliti su organski spojevi koje proizvode živa bića koja ne interveniraju izravno u njihov metabolizam. U slučaju gljiva, ovi spojevi pomažu u njihovoj identifikaciji. 

P. chrysogenum karakterizira ga proizvodnja roquefortina C, meleagrina i penicilina. Ova kombinacija spojeva olakšava njihovu identifikaciju u laboratoriju. Osim toga, gljiva proizvodi i druge obojene sekundarne metabolite. Ksantoksilini uzrokuju žutu boju tipičnog eksudata vrste.

S druge strane, može proizvesti aflatoksine, koji su mikotoksini štetni za ljude. Ovi toksini napadaju sustav jetre i mogu dovesti do ciroze i raka jetre. Spore gljivica zagađuju različite namirnice koje, kada se progutaju, mogu uzrokovati ovu patologiju.

ishrana

Vrsta je saprofitska. Ima sposobnost proizvodnje probavnih enzima koji se otpuštaju na organsku tvar. Ovi enzimi degradiraju supstrat, razbijajući složene spojeve ugljika.

Nakon toga se najjednostavniji spojevi oslobađaju i mogu se apsorbirati od strane hifa. Hranjive tvari koje se ne konzumiraju nakupljaju se kao glikogen.

Filogenija i taksonomija

P. chrysogenum prvi je opisao Charles Thom 1910. Vrsta ima sinonimiju (različita imena za istu vrstu)..

upotreba sinonima

Fleming je 1929. identificirao vrste koje proizvode penicilin P. rubrum, zbog prisutnosti crvene kolonije. Nakon toga, vrsta je dodijeljena pod imenom P. notatum.

Godine 1949. to su ukazali mikologi Raper i Thom P. notatum je sinonim za P. chrysogenum. Godine 1975. napravljen je pregled skupine srodnih vrsta P. chrysogenum i četrnaest sinonima predloženo je za ovo ime.

Veliki broj sinonima za ovu vrstu odnosi se na poteškoće uspostavljanja dijagnostičkih znakova. Procijenjeno je da varijacije u mediju kulture utječu na neke karakteristike. To je dovelo do pogrešnih identifikacija taksona.

Zanimljivo je napomenuti da je za načelo prioriteta (ime objavljeno) ime za najstariji takson P. griseoroseum, objavljeno 1901. godine, P. chrysogenum ostaje kao ime očuvano za njegovu široku uporabu.

Trenutno, najtočniji znakovi za identifikaciju vrste je proizvodnja sekundarnih metabolita. Prisutnost roquefortina C, penicilina i meleagrina, jamči ispravnu identifikaciju.

Trenutačna ograničenja

P. chrysogenum opisan je u odjeljku Chrysogena roda Penicillium. Ovaj rod se nalazi u obitelji Aspergilliaceae reda Eurotiales de los Ascomycota.

Odjeljak Chrysogena karakterizira prisutnost terverticilados i četiri-verticilados conidiophores. Fialidi su mali, a kolonije uglavnom baršunaste. Vrste ove skupine tolerantne su na salinitet i gotovo svi proizvode penicilin.

Prijavljeno je 13 vrsta za taj dio P. chrysogenum vrsta vrste. Ovaj dio je monofiletska skupina i brat je odjeljka Roquefortorum.

morfologija

Ova gljiva predstavlja filamentozni micelij. Hife su septati, što je karakteristično za Ascomycotu.

Konidiofori su terverticilados (s obilnim posljedicama). To su tanki i glatki zidovi, dimenzija 250-500 μm.

Metule (grane konidiofora) imaju glatke zidove, a fialidi su ampuliformni (u obliku boce), a često i debeli zidovi.

Konidije su podglobalne do eliptične, 2,5 - 3,5 μm u promjeru i glatke zidove kada se promatraju optičkim mikroskopom. U skenirajućem elektronskom mikroskopu zidovi su tuberkurirani.

stanište

P. chrysogenum To je kozmopolitski. Nađena je vrsta koja raste u morskim vodama, kao iu tlu prirodnih šuma u umjerenim ili tropskim zonama.

To je mezofilna vrsta koja može rasti između 5 - 37 ° C, s optimumom na 23 ° C. Osim toga, on je kserofilan, tako da se može razviti u suhim okruženjima. S druge strane, tolerantan je na salinitet.

Zbog sposobnosti rasta u različitim uvjetima okoline, uobičajeno je da se nađe u unutarnjim prostorima. Ona je pronađena u klimatizacijskim sustavima, hladnjacima i zahodima, među ostalima.

Česta je gljivica kao patogen voćaka kao što su breskve, smokve, agrumi i guava. Također, može kontaminirati žitarice i meso. Ona također raste na procesirana hrana kao što su kruh i krekeri.

reprodukcija

u P. chrysogenum prevladava aseksualna reprodukcija. U više od 100 godina proučavanja gljivica, do 2013. godine nije dokazana spolna reprodukcija u vrsti.

Seksualna reprodukcija

To se događa kroz proizvodnju konidija u konidioforu. Formiranje konidija povezano je s diferencijacijom specijaliziranih reproduktivnih stanica (fialida).

Proizvodnja konidija počinje kada vegetativna hifa zaustavi rast i formira septum. Zatim ovo područje počinje nabreknuti i formira se niz grana. Apikalna ćelija grana razlikuje se u fialidu koji se počinje dijeliti mitozom kako bi se stvorile konidije.

Konidije su uglavnom raspršene vjetrom. Kada konidiospore dostignu povoljno okruženje, klijaju i uzrokuju vegetativno tijelo gljivica.

Seksualna reprodukcija

Proučavanje seksualne faze u P. chrysogenum To nije bilo lako, jer mediji kulture koji se koriste u laboratoriju ne promiču razvoj spolnih struktura.

Godine 2013. njemačka mikologinja Julia Böhm i suradnici uspjeli su stimulirati spolnu reprodukciju u vrsti. Za to su stavili dvije različite rase na agar u kombinaciji s zobenom kašom. Kapsule su podvrgnute mraku na temperaturi između 15 ° C i 27 ° C.

Nakon vremena inkubacije između pet tjedana do tri mjeseca, opaženo je formiranje cleistoceci (zatvoreni zaobljeni ascos). Ove strukture su nastale u kontaktnoj zoni između dviju rasa.

Ovaj eksperiment je to pokazao u P. chrysogenum seksualna reprodukcija je hetero- talna. Potrebno je proizvesti askogonij (ženska struktura) i anteridij (muška struktura) dviju različitih rasa.

Nakon formiranja ascogonium i antheridium, citoplazme (plasmogamy), a zatim jezgre (cariogamy) fuse. Ova stanica ulazi u mejozu i uzrokuje ascospore (spolne spore).

Mediji kulture

Kolonije u mediju za kulturu rastu vrlo brzo. Izgledaju baršunasto do pamučne, s rubovima bijelog micelija. Kolonije su plavičasto zelene i proizvode bogat, svijetlo žuti eksudat. 

Voćne arome prisutne su u kolonijama, slično ananasu. Međutim, kod nekih pasmina miris nije jako izražen.

penicilin

Penicilin je prvi antibiotik koji se uspješno koristi u medicini. To je slučajno otkrio švedski mikolog Alexander Fleming 1928. godine.

Istraživač je proveo eksperiment s bakterijama roda Staphylococcus i medij kulture je zagađen s gljivicom. Fleming je primijetio da na mjestu gdje se razvila gljiva, bakterija nije rasla.

Penicilini su beta-laktamski antibiotici, a oni prirodnog podrijetla razvrstavaju se u nekoliko vrsta prema njihovom kemijskom sastavu. Oni djeluju uglavnom na gram-pozitivne bakterije koje napadaju njezinu staničnu stijenku i sastoje se uglavnom od peptidoglikana.

Postoji nekoliko vrsta Penicillium mogu proizvoditi penicilin, ali P. chrysogenum To je onaj s najvećom produktivnošću. Prvi komercijalni penicilin proizveden je 1941. godine, a već 1943. mogao se proizvesti u velikom opsegu.

Prirodni penicilini nisu učinkoviti protiv nekih bakterija koje proizvode enzim penicilin. Ovaj enzim ima sposobnost uništavanja kemijske strukture penicilina i neaktivnih.

Međutim, bilo je moguće proizvesti polusintetske peniciline mijenjanjem sastava juhe u kojoj je Penicillium. Oni imaju prednost da su otporni na penicilin, stoga su učinkovitiji protiv nekih patogena.

reference

  1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer i U Kück (2013) Seksualna reprodukcija i razvoj parazitskog tipa u penicilinu gljivice Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken i RA Samson (2011) Filogenija od Penicillium i segregaciju Trichocomaceae u tri obitelji. Studije u mikologiji 70: 1-51.
  3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson i MC Fisher (2011) Specifikacija unatoč globalno preklapajućim distribucijama u Penicillium chrysogenum: populacijska genetika sretne gljivice Alexandera Fleminga. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
  4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Prijedlozi za nomina specifica conservanda i rejicienda Aspergillus i Penicillium (gljive). Taxon 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Povijest penicilina i njegova proizvodnja u Čileu. Rev. Chil. Zaraziti. 23: 172-176.
  6. Roncal, T i U Ugalde (2003) Penicillium. Istraživanja u mikrobiologiji. 154: 539-546.