Saccharomyces cerevisiae karakteristike, morfologija i životni ciklus



 Saccharomyces cerevisiae ili pivski kvasac je vrsta jednoćelijske gljive koja pripada rubu Ascomicota, klasi Hemiascomicete i po redu Saccharomicetales. Karakterizira ga široka rasprostranjenost staništa, kao što su lišće, cvijeće, tlo i voda. Njegovo ime znači piva šećerna gljiva, jer se koristi tijekom proizvodnje ovog popularnog napitka.

Ovaj kvasac se koristi više od jednog stoljeća u pečenju i kuhanju, ali su ga početkom 20. stoljeća znanstvenici obraćali pažnjom, pretvarajući je u model istraživanja..

Ovaj mikroorganizam je naširoko korišten u različitim industrijama; Trenutno je to gljiva koja se široko koristi u biotehnologiji, za proizvodnju inzulina, antitijela, albumina, između ostalih tvari od interesa za čovječanstvo.

Kao model istraživanja, ovaj kvasac je razjasnio molekularne mehanizme koji se javljaju tijekom staničnog ciklusa u eukariotskim stanicama.

indeks

  • 1 Biološke značajke
  • 2 Morfologija
  • 3 Životni ciklus
  • 4 Upotreba
    • 4.1 Kolači i kruh
    • 4.2 Dodatak prehrani
    • 4.3 Proizvodnja pića
    • 4.4 Biotehnologija
  • 5 Reference

Biološke značajke

Saccharomyces cerevisiae je jednoćelijski eukariotski mikrob, kuglast, žućkastozelen. To je kemoorganotrofna jer zahtijeva organske spojeve kao izvor energije i ne zahtijeva rast sunčeve svjetlosti. Ovaj kvasac može koristiti različite šećere, pri čemu je glukoza preferirani izvor ugljika.

S. cerevisiae je fakultativna anaerobna, jer može rasti u uvjetima nedostatka kisika. Tijekom ovog stanja okoliša glukoza se pretvara u različite intermedijere kao što su etanol, CO2 i glicerol.

Potonji je poznat kao alkoholna fermentacija. Tijekom ovog procesa rast kvasca nije učinkovit, međutim, to je medij koji se široko koristi u industriji za fermentaciju šećera prisutnih u različitim žitaricama kao što su pšenica, ječam i kukuruz..

Genom S. cerevisiae je potpuno sekvenciran, što je prvi eukariotski organizam koji se želi postići. Genom je organiziran u haploidni skup od 16 kromosoma. Približno 5800 gena namijenjeno je sintezi proteina.

Genom S. cerevisiae vrlo je kompaktan, za razliku od drugih eukariota, jer je 72% zastupljeno genima. Unutar ove skupine identificirano je približno 708 sudionika u metabolizmu, koji provode oko 1035 reakcija.

morfologija

S. cerevisiae je mali jednoćelijski organizam koji je usko povezan s stanicama životinja i biljaka. Stanična membrana odvaja stanične komponente od vanjskog okruženja, dok nuklearna membrana štiti nasljedni materijal.

Kao i kod drugih eukariotskih organizama, mitohondrijska membrana je uključena u stvaranje energije, dok su endoplazmatski retikulum (ER) i Golgijev aparat uključeni u sintezu lipida i modifikaciju proteina..

Vakuole i peroksizomi sadrže metaboličke putove vezane uz probavne funkcije. U međuvremenu, složena mreža skela djeluje kao stanična potpora i omogućuje kretanje stanica, čime se obavljaju funkcije citoskeleta..

Aktini i miozinski filamenti citoskeleta rade kroz energiju i dopuštaju polarno uređenje stanica tijekom stanične diobe.

Stanična podjela dovodi do asimetrične podjele stanica, što rezultira većom matičnom stanicom od stanice kćeri. To je vrlo uobičajeno u kvascu i to je proces koji se definira kao pupljenje.

S. cerevisiae ima staničnu stijenku hitina, dajući kvasac oblik koji ga karakterizira. Ovaj zid sprječava osmotsko oštećenje jer izaziva turgorski tlak, te daje ovim mikroorganizmima određenu plastičnost pod štetnim uvjetima okoline. Stanična stijenka i membrana su povezane periplazmatskim prostorom.

Životni ciklus

Životni ciklus S. cerevisiae sličan je životnom ciklusu većine somatskih stanica. Mogu postojati haploidne i diploidne stanice. Veličina stanica haploidnih i diploidnih stanica varira ovisno o fazi rasta i naprezanju u soju.

Tijekom eksponencijalnog rasta, kultura haploidnih stanica reproducira se brže od kulture diploidnih stanica. Haploidne stanice imaju pupoljke koji se pojavljuju u susjedstvu prethodnih, dok se u diploidnim stanicama pojavljuju u suprotnim polovima..

Vegetativni rast nastaje pupkovanjem, u kojem kćerka stanica počinje kao izbijanje matične stanice, nakon čega slijedi nuklearna dioba, formiranje stanične stijenke i konačno odvajanje stanica..

Svaka matična stanica može tvoriti oko 20-30 pupoljaka, pa se njezina dob može odrediti brojem ožiljaka u staničnoj stijenci.

Diploidne stanice koje rastu bez dušika i bez izvora ugljika prolaze kroz proces mejoze, proizvodeći četiri spore (ascas). Ove spore imaju visoku otpornost i mogu klijati u bogatoj podlozi.

Spore mogu biti skupina za sparivanje a, α ili oboje, što je analogno spolu u višim organizmima. Obje skupine stanica proizvode feromonske tvari koje inhibiraju staničnu diobu druge stanice.

Kada se nađu te dvije stanične skupine, svaka od njih formira vrstu protuberance koja se, kada se ujedinjuje, na kraju javlja u međustaničnom kontaktu koji proizvodi konačno diploidne stanice..

aplikacije

Kolači i kruh

S. cerevisiae je kvasac koji ljudi najviše koriste. Jedna od glavnih namjena je pečenje i pečenje kruha, jer se tijekom procesa fermentacije pšenično tijesto omekšava i proširuje..

Dodatak prehrani

S druge strane, ovaj kvasac se koristi kao dodatak prehrani, jer oko 50% njegove suhe težine čine bjelančevine, bogate su vitaminom B, niacinom i folnom kiselinom..

Proizvodnja pića

Ovaj kvasac sudjeluje u proizvodnji različitih pića. Pivovarska industrija je široko koristi. Kroz fermentaciju šećera koji čine zrnje ječma, može se proizvesti pivo, popularno piće širom svijeta.

Na isti način, S. cerevisiae može fermentirati šećere prisutne u grožđu, proizvodeći do 18% etanola po volumenu vina..

biotehnologija

S druge strane, s biotehnološkog stajališta, S. cerevisiae je bio model proučavanja i upotrebe, jer je to organizam lake kultivacije, brzog rasta i čiji je genom sekvencioniran.

Korištenje ovog kvasca u biotehnološkoj industriji, ide od proizvodnje inzulina do proizvodnje antitijela i drugih proteina koje koristi medicina.

Trenutno je farmaceutska industrija koristila ovaj mikroorganizam u proizvodnji raznih vitamina, zbog čega su biotehnološke tvornice raselile petrokemijske tvornice u proizvodnju kemijskih spojeva..

reference

  1. Harwell, L.H., (1974). Stanični ciklus Saccharomyces cerevisiae. Bakteriološki pregledi, 38 (2), str. 164-198.
  2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
  3. Kovačević, M., (2015). Morfološke i fiziološke karakteristike kvasca Saccharomyces cerevisiae koje se razlikuju u životnom vijeku. Magistarski rad iz biokemije. Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu. Zagreb-Hrvatska.
  4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Biologija industrijskih sustava Saccharomyces cerevisiae omogućuje novu tvornicu stanica jantarne kiseline. 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). Morfološka baza podataka Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, str. 319-322. DOI: 10,1093 / nar / gkh113
  6. Shneiter, R., (2004). Genetika, molekularna i stanična biologija kvasca. Sveučilište u Fribourg-u Suisse, str. 5-18.