Caracteristicile Saccharomyces cerevisiae, morfologia și ciclul de viață

Saccharomyces cerevisiae sau drojdia de bere este un fel de ciupercă unicelulară care aparține limbii Ascomicota, clasei Hemiascomicete și ordinului Saccharomicetales. Se caracterizează prin distribuirea largă a habitatelor, cum ar fi frunzele, florile, solul și apa. Numele său înseamnă ciuperca de zahăr de bere, deoarece este folosită în timpul producției acestei băuturi populare.

Această drojdie a fost folosită de mai bine de un secol pentru coacere și preparare, dar la începutul secolului al XX-lea cercetătorii i-au acordat atenție, transformându-l într-un model de studiu.

Acest microorganism a fost utilizat pe scară largă în diferite industrii; În prezent, este o ciupercă pe scară largă utilizată în biotehnologie, pentru producerea de insulină, anticorpi, albumină, printre alte substanțe de interes pentru umanitate.

Ca model de studiu, această drojdie a elucidat mecanismele moleculare care apar în timpul ciclului celular în celulele eucariote.

index

• 1 Caracteristici biologice
• 2 Morfologia
• 3 ciclu de viață
• 4 Utilizări
  • 4.1 Produse de patiserie și pâine
  • 4.2 Supliment alimentar
  • 4.3 Fabricarea băuturilor
  • 4.4 Biotehnologia
• 5 Referințe

Caracteristici biologice

Saccharomyces cerevisiae este un microb eucariot unicelular, globular, verde gălbui. Este chemoorganotrofic, deoarece necesită compuși organici ca sursă de energie și nu necesită să crească lumina soarelui. Această drojdie este capabilă să utilizeze diferite zaharuri, glucoza fiind sursa preferată de carbon.

S. cerevisiae este facultativ anaerob, deoarece este capabil să crească în condiții de deficit de oxigen. În timpul acestei condiții de mediu, glucoza este transformată în intermediari diferiți, cum ar fi etanol, CO2 și glicerol.

Acesta din urmă este cunoscut sub numele de fermentație alcoolică. În timpul acestui proces, creșterea drojdiilor nu este eficientă, totuși este mediul utilizat pe scară largă de către industrie pentru fermentarea zaharurilor prezente în cereale diferite, cum ar fi grâul, orzul și porumbul.

Genomul S. cerevisiae a fost complet secvențiat, fiind primul organism eucariot care trebuie atins. Genomul este organizat într-un set haploid de 16 cromozomi. Aproximativ 5800 de gene sunt destinate sintezei proteinelor.

Genomul S. cerevisiae este foarte compact, spre deosebire de alte eucariote, deoarece 72% este reprezentat de gene. În cadrul acestui grup, aproximativ 708 au fost identificați ca fiind implicați în metabolism, efectuând aproximativ 1035 de reacții.

morfologie

S. cerevisiae este un mic organism unicelular care este strâns legat de celulele animalelor și plantelor. Membrana celulară separă componentele celulare de mediul extern, în timp ce membrana nucleară protejează materialul ereditar.

Ca și în cazul altor organisme eucariote, membrana mitocondrială este implicată în generarea de energie, în timp ce reticulul endoplasmic (ER) și aparatul Golgi sunt implicați în sinteza lipidelor și a modificării proteinelor.

Vacuolul și peroxizomii conțin căi metabolice legate de funcțiile digestive. Între timp, o rețea complexă de schele acționează ca suport celular și permite mișcarea celulelor, realizând astfel funcțiile de citoschelet.

Filamentele actinei și myosinei din citoschelet lucrează prin utilizarea energiei și permit ordonarea polară a celulelor în timpul diviziunii celulare.

Diviziunea celulară conduce la diviziunea asimetrică a celulelor, rezultând o celulă mai mare decât celula fiică. Acest lucru este foarte frecvente în drojdie și este un proces care este definit ca înflorire.

S. cerevisiae are un perete celular de chitină, dând drojdie forma de celule care o caracterizează. Acest perete previne leziunea osmotică deoarece exercită o presiune de turgor, oferind acestor microorganisme o anumită plasticitate în condiții de mediu dăunătoare. Peretele celular și membrana sunt conectate prin spațiul periplasmic.

Ciclul de viață

Ciclul de viață al S. cerevisiae este similar cu cel al majorității celulelor somatice. Pot exista celule haploide și diploide. Dimensiunea celulei celulelor haploide și diploide variază în funcție de faza de creștere și tulpina în tulpină.

În timpul creșterii exponențiale, cultura celulelor haploide reproduce mai repede decât cea a celulelor diploide. Celulele haploide au muguri care apar adiacente celor anterioare, în timp ce în celulele diploide apar în polii opuși.

Creșterea vegetativă apare prin înmugurire, în care celula fiică începe ca un focar al celulei mame, urmată de diviziunea nucleară, formarea peretelui celular și, în final, separarea celulelor.

Fiecare celulă stem poate forma aproximativ 20-30 de boboci, astfel încât vârsta acesteia poate fi determinată de numărul de cicatrici din peretele celular.

Celulele diploide care cresc fără azot și fără sursă de carbon suferă un proces de meioză, producând patru spori (ascas). Acești spori au o rezistență ridicată și pot germina într-un mediu bogat.

Sporii pot fi împerecherea grupului a, α sau ambelor, acest lucru fiind analog cu sexul în organismele superioare. Ambele grupuri celulare produc substanțe asemănătoare cu feromoni care inhibă diviziunea celulară a celeilalte celule.

Atunci când aceste două grupuri de celule sunt găsite, fiecare formează un fel de protuberanță care, atunci când are loc unirea, în cele din urmă, un contact intercelular care produce în cele din urmă celula diploidă.

aplicații

Produse de patiserie și pâine

S. cerevisiae este drojdia cea mai utilizată de oameni. Una dintre principalele utilizări a fost în coacerea și fabricarea pâinii, deoarece în timpul procesului de fermentație, aluatul de grâu se înmoaie și se extinde.

Supliment alimentar

Pe de altă parte, această drojdie a fost utilizată ca supliment nutrițional, deoarece aproximativ 50% din greutatea sa uscată este alcătuită din proteine, este de asemenea bogată în vitamina B, niacină și acid folic.

Fabricarea băuturilor

Această drojdie este implicată în producerea de băuturi diferite. Industria berii o folosește pe scară largă. Prin fermentarea zaharurilor care alcătuiesc boabe de orz, berea poate fi produsă, o băutură populară la nivel mondial.

În același mod, S. cerevisiae poate ferma zaharurile prezente în struguri, producând până la 18% etanol pe volum de vin.

biotehnologie

Pe de altă parte, din punct de vedere biotehnologic, S. cerevisiae a fost un model de studiu și utilizare, deoarece este un organism de cultivare ușoară, de creștere rapidă și a cărui genomă a fost secvențiată.

Utilizarea acestei drojdii de către industria biotehnologică variază de la producția de insulină până la producerea de anticorpi și alte proteine ​​utilizate de medicină.

În prezent, industria farmaceutică a utilizat acest microorganism în producerea mai multor vitamine, astfel încât fabricile biotehnologice au deplasat fabricile petrochimice în producția de compuși chimici.

referințe

1. Harwell, L. H. (1974). Ciclul celular Saccharomyces cerevisiae. Revizii bacteriologice, 38 (2), pp. 164-198.
2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
3. Kovačević, M., (2015). Caracteristicile morfologice și fiziologice ale drojdiei Saccharomyces cerevisiae diferă în durata de viață. Teza de doctorat în biochimie. Facultatea de Farmacie și Biochimie, Universitatea din Zagreb. Zagreb-Croația.
4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Sisteme industriale Biologia Saccharomyces cerevisiae permite fabricarea de celule noi de acid succinic. 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). Succharomyces cerevisiae bază de date morfologică. Nucleic Acids Res, 32, pag. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Genetica, biologia moleculară și celulară a drojdiei. Universitatea din Fribourg Suisse, pp. 5-18.