SACCHAROMYCES CEREVISIAE: ZNAČILNOSTI, MORFOLOGIJA, ŽIVLJENJSKI CIKEL - BIOLOGIJA - 2026

V Saccharomyces cerevisiae ali pivski stranke kvas je enocelični gliva Phylum Ascomycota, razred Hemiascomicete in naročilo Saccharomicetales. Zanj je značilna široka razširjenost habitatov, kot so listi, cvetovi, tla in voda. Njegovo ime pomeni pivski sladkorni gobe, saj ga uporabljajo med proizvodnjo te priljubljene pijače.

Ta kvas se že več kot stoletje uporablja pri peki in pivovarstvu, toda znanstveniki so mu v zgodnjem 20. stoletju posvetili pozornost, zaradi česar so ga postavili za študij.

Saccharomyces cerevisiae na agar plošči. Avtor Rainis Venta, iz Wikimedia Commons

Ta mikroorganizem se pogosto uporablja v različnih industrijah; Trenutno je gliva, ki se široko uporablja v biotehnologiji, za proizvodnjo inzulina, protiteles, albumina, med drugimi snovmi, ki so pomembne za človeštvo.

Kot model študije je ta kvasovka omogočila razjasnitev molekulskih mehanizmov, ki se pojavijo med celičnim ciklom v evkariontskih celicah.

Biološke značilnosti

Saccharomyces cerevisiae je evkariontski enocelični mikrobi, kroglaste oblike, rumenkasto zelene barve. Je kemoorganotrofna, saj potrebuje organske spojine kot vir energije in za rast sončne svetlobe ne potrebuje. Ta kvasovka lahko uporablja različne sladkorje, pri čemer je glukoza prednostni vir ogljika.

S. cerevisiae je fakultativen anaerob, saj lahko raste v razmerah s pomanjkanjem kisika. V tem okolju se glukoza pretvori v različne vmesne snovi, kot so etanol, CO2 in glicerol.

Slednje je znano kot alkoholno vrenje. Med tem postopkom rast kvasovk ni učinkovita, vendar je medij, ki ga industrija široko uporablja za fermentiranje sladkorjev v različnih zrnih, kot so pšenica, ječmen in koruza.

Genom S. cerevisiae je bil popolnoma sekvenciran in je bil prvi evkariontski organizem, ki ga je dosegel. Genom je organiziran v haploidni niz 16 kromosomov. Približno 5800 genov je namenjenih sintezi beljakovin.

Genom S. cerevisiae je za razliko od drugih evkariotov zelo kompakten, saj 72% predstavljajo geni. V tej skupini je bilo približno 708 ugotovljenih, da sodelujejo v metabolizmu in so izvedli približno 1035 reakcij.

Morfologija

S. cerevisiae je majhen enocelični organizem, ki je tesno povezan s celicami živali in rastlin. Celična membrana ločuje celične komponente od zunanjega okolja, jedrska membrana pa ščiti dedni material.

Tako kot pri drugih evkariontskih organizmih tudi mitohondrijska membrana sodeluje pri pridobivanju energije, medtem ko sta endoplazemski retikulum (ER) in Golgijev aparat vključena v sintezo lipidov in spreminjanje beljakovin.

Vakuole in peroksisomi vsebujejo metabolične poti, povezane s prebavnimi funkcijami. Medtem zapleteno omrežje odrov deluje kot podpora celicam in omogoča gibanje celic ter tako opravlja funkcije citoskeleta.

Aktinski in miozinski nitki citoskeleta delujejo z uporabo energije in omogočajo polarno urejanje celic med celično delitvijo.

Delitev celic vodi do asimetrične delitve celic, kar ima za posledico večje matične celice kot hčerinske celice. To je zelo pogosto pri kvasovkah in je postopek, ki je opredeljen kot brstenje.

S. cerevisiae ima celično celično steno, ki daje kvasu značilno obliko celic. Ta stena se izogne ​​osmotskim poškodbam, saj pritiska na turgor, ki tem mikroorganizmom zagotavlja določeno plastičnost pod škodljivimi okoljskimi pogoji. Celična stena in membrana sta povezana s periplazmatskim prostorom.

Življenski krog

Saccharomyces cerevisiae spolni cikel. Vir: Wikimedia Commons

Življenjski cikel S. cerevisiae je podoben kot pri večini somatskih celic. Lahko obstajajo haploidne in diploidne celice. Velikost celic haploidnih in diploidnih celic se razlikuje glede na fazo rasti in od seva do seva.

Med eksponentno rastjo se haploidna celična kultura razmnožuje hitreje kot diploidna celična kultura. Haploidne celice imajo brsti, ki se zdijo v bližini prejšnjih, medtem ko se diploidne celice pojavijo na nasprotnih polih.

Vegetativna rast se pojavi z brstičenjem, pri katerem se hčerinska celica začne kot brsti iz matične celice, ki ji sledi jedrska delitev, tvorba celične stene in končno odvajanje celic.

Vsaka matična celica lahko tvori približno 20-30 brstov, zato lahko njeno starost določimo s številom brazgotin na celični steni.

Diploidne celice, ki rastejo brez dušika in brez vira ogljika, se podvržejo mejozi, pri čemer nastanejo štiri spore (ascas). Te spore imajo visoko odpornost in lahko kalijo v bogatem mediju.

Spore so lahko a, α ali obe paritveni skupini, kar je analogno spolu v višjih organizmih. Obe celični skupini proizvajata feromonu podobne snovi, ki zavirajo celično delitev druge celice.

Ko se ti dve celični skupini srečata, vsaka tvori neke vrste izbočenosti, ki ob združevanju sčasoma privedejo do medceličnega stika in na koncu ustvarijo diploidno celico.

Prijave

Pecivo in kruh

S. cerevisiae je kvas, ki ga človek najbolj uporablja. Ena izmed glavnih uporab je bila pri peki in izdelavi kruha, saj se med postopkom fermentacije pšenično testo zmehča in razširi.

Prehransko dopolnilo

Po drugi strani je ta kvas uporabljen kot prehransko dopolnilo, saj približno 50% njegove suhe teže sestavljajo beljakovine, bogat je tudi z vitaminom B, niacinom in folno kislino.

Proizvodnja pijač

Ta kvas sodeluje pri proizvodnji različnih pijač. Pivovarstvo jo veliko uporablja. S fermentacijo sladkorjev, ki sestavljajo ječmenova zrna, lahko nastane pivo, svetovno priljubljena pijača.

Podobno lahko S. cerevisiae fermentira sladkorje, ki je prisoten v grozdju, pri čemer proizvede do 18 vol.% Etanola vina.

Biotehnologija

Po drugi strani je bil S. cerevisiae z biotehnološkega vidika vzor za proučevanje in uporabo, saj gre za organizem, ki ga je enostavno gojiti, hitro rasti in katerega genom je bil sekvenciran.

Uporaba tega kvasa v industriji biotehnologije sega od proizvodnje insulina do proizvodnje protiteles in drugih beljakovin, ki jih uporablja medicina.

Trenutno farmacevtska industrija ta mikroorganizem uporablja pri proizvodnji različnih vitaminov, zato so tovarne biotehnologije izpodrinele petrokemične tovarne pri proizvodnji kemičnih spojin.

Reference

1. Harwell, LH, (1974). Celični cikel Saccharomyces cerevisiae. Bakteriološki pregledi, 38 (2), str. 164-198.
2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLOŠČE ENO, 6 (2): e16015. doi.org.
3. Kovačević, M., (2015). Morfološke in fiziološke značilnosti celic kvasovke Saccharomyces cerevisiae, ki se razlikujejo v življenjski dobi. Magistrsko delo iz biokemije. Fakulteta za farmacijo in biokemijo, Univerza v Zagrebu. Zagreb-Hrvaška.
4. Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Industrijski sistemi Biologija Saccharomyces cerevisiae omogoča novo tovarno celic jajčnih kislin. PLOSTI ENA, 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 zbirka podatkov Saccharomyces cerevisiae. Nukleinske kisline Res, 32, str. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Genetika, molekularna in celična biologija kvasovk. Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.