PENICILLIUM CHRYSOGENUM: OMINAISUUDET, MORFOLOGIA, ELINYMPÄRISTÖ - BIOLOGIA - 2025

Penicillium chrysogenum on sieni-laji, jota käytetään yleisimmin penisilliinin tuotannossa. Laji kuuluu Penicillium-sukuun Ascomycota Aspergilliaceae-sukuun.

Sille on tunnusomaista, että se on rihmasieni, jossa on septate hyphae. Kun sitä kasvatetaan laboratoriossa, sen pesäkkeet kasvavat nopeasti. Ne ovat ulkonäöltään samettista tai puuvillaisia ​​ja väriltään sinertävänvihreitä.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. Kirjoittaja: Crulina 98, Wikimedia Commonsista

Yleispiirteet, yleiset piirteet

P. chrysogenum on saprofyyttinen laji. Se pystyy hajottamaan orgaanisen aineen tuottamaan yksinkertaisia ​​hiiliyhdisteitä, joita se käyttää ruokavaliossa.

Laji on kaikkialla läsnä oleva (sitä voi löytää mistä tahansa) ja on yleistä löytää se suljetuissa tiloissa, maaperässä tai kasveihin liittyvinä. Se kasvaa myös leivässä ja sen itiöt ovat yleisiä pölyssä.

P. chrysogenum itiöt voivat aiheuttaa hengitysteiden allergioita ja ihoreaktioita. Se voi myös tuottaa erityyppisiä toksiineja, jotka vaikuttavat ihmisiin.

Penisilliinituotanto

Lajien tunnetuin käyttö on penisilliinin tuotanto. Alexander Fleming löysi tämän antibiootin ensimmäistä kertaa vuonna 1928, vaikka hän alun perin tunnisti sen P. rubrumiksi.

Vaikka on myös muita Penicillium-lajeja, jotka kykenevät tuottamaan penisilliiniä, P. chrysogenum on yleisin. Sen ensisijainen käyttö lääketeollisuudessa johtuu sen korkeasta antibiootin tuotannosta.

Jäljentäminen

Ne lisääntyvät aseksuaalisesti konidioforeissa syntyneiden konidioiden (aseksuaalisten itiöiden) avulla. Ne ovat pystyssä ja ohutseinäisiä, joissa on vähän fialideja (konidioita tuottavat solut).

Seksuaalinen lisääntyminen tapahtuu askosporien (sukupuolien itiöiden) kautta. Näitä esiintyy paksuseinäisissä askeissa (hedelmäkappaleissa).

Askospooreja (sukupuolieroja) tuotetaan askeissa (hedelmäkappaleissa). Ne ovat cleistothecium-tyyppiä (pyöristettyjä) ja niillä on skleroottiset seinät.

Toissijaisten metaboliittien tuotanto

Toissijaiset metaboliitit ovat orgaanisia yhdisteitä, joita tuottavat elävät olennot, jotka eivät suoraan vaikuta aineenvaihduntaan. Sienien tapauksessa nämä yhdisteet auttavat tunnistamaan ne.

P. chrysogenumille on ominaista tuottaa roquefortin C, meleagrin ja penisilliini. Tämä yhdistelmäyhdistelmä helpottaa niiden tunnistamista laboratoriossa. Lisäksi sieni tuottaa muita värillisiä sekundaarisia metaboliitteja. Ksantoksiiliinit ovat vastuussa lajeille tyypillisen eritteen keltaisesta väristä.

Toisaalta se voi tuottaa aflatoksiineja, jotka ovat mykotoksiineja, jotka ovat haitallisia ihmisille. Nämä toksiinit hyökkäävät maksajärjestelmää ja voivat johtaa maksakirroosiin ja maksasyöpään. Sienen itiöt saastuttavat erilaisia ​​ruokia, jotka nieltyinä voivat aiheuttaa tämän patologian.

Ravitsemus

Laji on saprofyyttinen. Sillä on kyky tuottaa ruoansulatusentsyymejä, jotka vapautuvat orgaanisesta aineesta. Nämä entsyymit hajoavat substraattia hajottaen monimutkaisia ​​hiiliyhdisteitä.

Myöhemmin yksinkertaisemmat yhdisteet vapautuvat ja hype voivat absorboida ne. Ravinteet, joita ei kuluteta, kertyvät glykogeeniksi.

Fylogeny ja taksonomia

P. chrysogenum kuvattiin ensimmäisen kerran Charles Thom vuonna 1910. Lajilla on laaja synonyymi (samat lajit ovat eri nimillä).

synonymy

Fleming tunnisti vuonna 1929 penisilliiniä tuottavat lajit nimellä P. rubrum punaisen siirtokunnan esiintymisen vuoksi. Myöhemmin lajille annettiin nimi P. notatum.

Vuonna 1949 mykologit Raper ja Thom ilmoittivat, että P. notatum on synonyymi P. chrysogenumille. Vuonna 1975 tehtiin tarkistus P. chrysogenumiin liittyvien lajien ryhmästä ja ehdotettiin neljäätoista synonyymiä tälle nimelle.

Tämän lajin suuri määrä synonyymejä liittyy diagnoosimerkkien perustamisen vaikeuteen. On ymmärretty, että variaatiot elatusaineessa vaikuttavat joihinkin ominaisuuksiin. Tämä on johtanut taksonien virheelliseen tunnistamiseen.

On mielenkiintoista huomata, että tärkeysjärjestyksen mukaan (ensimmäinen julkaistu nimi) vanhimman taksonin nimi on P. griseoroseum, julkaistu vuonna 1901. P. chrysogenum on kuitenkin säilynyt nimensä laajan käytön takia.

Tällä hetkellä kaikkein tarkimmat ominaisuudet lajien tunnistamiseksi ovat sekundaaristen metaboliittien tuotanto. Roquefortiini C: n, penisilliinin ja meleagriinin läsnäolo takaa oikean tunnistamisen.

Nykyinen vaalipiiri

P. chrysogenum on rajoitettu Penicillium-suvun Chrysogena-osaan. Tämä suvu sijaitsee Aspergilliaceae-perheessä Eurotiales-luokan Ascomycota-luokassa.

Chrysogena-osuudelle on tunnusomaista tervertyloidut ja nelivuoraiset konidioforit. Fialidit ovat pieniä ja pesäkkeet ovat yleensä samettisia. Tämän ryhmän lajit kestävät suolaisuutta ja melkein kaikki tuottavat penisilliiniä.

Leikkeelle on tunnistettu 13 lajia, tyyppilajeiksi P. chrysogenum. Tämä osasto on monofiilinen ryhmä ja on Roquefortorum-osion veli.

Morfologia

Tässä sienessä on rihmaseke. Hyfeet ovat septate, mikä on ominaista Ascomycota.

Conidiophores ovat tervertyloituneita (joissa on runsaasti haarautumista). Ne ovat ohuita ja sileäseinäisiä, kooltaan 250-500 µm.

Perioleilla (konsidiohormon oksilla) on sileät seinät ja fialidit ovat ampuliformeja (pullonmuotoisia) ja usein paksuseinäisiä.

Conidiat ovat subgloboosista elliptisiin, halkaisija 2,5-3,5 um ja sileäseinäiset valomikroskoopilla katsottuna. Pyyhkäisyelektronimikroskoopissa seinät tuberkuloidaan.

elinympäristö

P. chrysogenum on kosmopoliittinen. Lajia on todettu kasvavan merivedessä sekä lauhkeiden tai trooppisten alueiden luonnonmetsien lattialla.

Se on mesofiilinen laji, joka voi kasvaa 5 - 37 ° C: n lämpötilassa, ja sen optimaalinen lämpötila on 23 ° C. Lisäksi se on kserofiilinen, joten se voi kehittyä kuivissa ympäristöissä. Toisaalta se kestää suolaisuutta.

Koska kyky kasvaa erilaisissa ympäristöolosuhteissa, on yleistä löytää se sisätiloissa. Sitä on löydetty muun muassa ilmastointilaitteista, jääkaapeista ja saniteettijärjestelmistä.

Se on yleinen sieni hedelmäpuiden, kuten persikoiden, viikunoiden, sitrushedelmien ja guajavien, patogeenina. Samoin se voi saastuttaa jyvät ja lihan. Se kasvaa myös jalostetuissa elintarvikkeissa, kuten leivissä ja evästeissä.

Jäljentäminen

P. chrysogenum -bakteerissa vallitsee aseksuaalinen lisääntyminen. Yli 100 vuotta sieni-tutkimuksen aikana vuoteen 2013 saakka lajin sukupuolista lisääntymistä ei varmistettu.

Suvuton lisääntyminen

Tämä tapahtuu tuottamalla konidioita konidioforeissa. Konidioiden muodostuminen liittyy erikoistuneiden lisääntymissolujen (fialidien) erilaistumiseen.

Conidiatuotanto alkaa, kun vegetatiivinen hyfa lakkaa kasvamasta ja muodostuu väliseinä. Sitten tämä alue alkaa turvota ja muodostuu joukko oksia. Haarojen huippusolu erottuu fialidiksi, joka alkaa jakautua mitoosilla, jolloin syntyy konidioita.

Konidiat leviävät pääosin tuulen vaikutuksesta. Kun konidiosporit saavuttavat suotuisan ympäristön, ne itävät ja aiheuttavat sienen vegetatiivisen kehon.

Seksuaalinen lisääntyminen

Seksuaalivaiheen tutkimus P. chrysogenumissa ei ollut helppoa, koska laboratoriossa käytetyt elatusaineet eivät edistä seksuaalisten rakenteiden kehittymistä.

Vuonna 2013 saksalainen mykologi Julia Böhm ja yhteistyökumppanit onnistuivat stimuloimaan lajien sukupuolielinten lisääntymistä. Tätä varten he asettivat kaksi erilaista rotua agarille yhdistettynä kaurajauhoon. Kapselit altistettiin pimeälle lämpötilassa 15 - 27 ° C.

Viiden viikon ja kolmen kuukauden inkubaatioajan jälkeen havaittiin kleistokeesian (suljettu pyöreä asci) muodostumista. Nämä rakenteet muodostettiin kahden rodun välisessä kosketusvyöhykkeessä.

Tämä kokeilu osoitti, että sukupuolinen lisääntyminen P. chrysogenumissa on heterotaalista. Kahden eri rodun askogoniumin (naarasrakenne) ja antheridiumin (urosrakenne) tuotanto on välttämätöntä.

Askotogoniumin ja antheridiumin muodostumisen jälkeen sytoplasmat (plasmogamy) ja sitten ytimet (karyogamy) sulautuvat. Tämä solu siirtyy meioosiin ja aiheuttaa askospoorien (sukupuolitiöiden).

Kulttuurimedia

Kasvatusväliaineiden pesäkkeet kasvavat erittäin nopeasti. Ne ovat ulkomuodoltaan samettisia tai puuvillaisia, ja reunuksilla on valkoinen sienirihma. Pesäkkeet ovat sinertävänvihreitä ja tuottavat runsasta kirkkaankeltaista erittymää.

Hedelmällisyysaromit ilmestyvät pesäkkeissä, samoin kuin ananas. Joissakin rotuissa haju ei kuitenkaan ole kovin voimakas.

Penisilliini

Penisilliini on ensimmäinen antibiootti, jota on käytetty menestyksekkäästi lääketieteessä. Ruotsalainen mykologi Alexander Fleming löysi tämän sattumalta vuonna 1928.

Tutkija oli tekemässä kokeita Staphylococcus-sukuun kuuluvien bakteerien kanssa, ja elatusaine oli saastunut sienellä. Fleming huomautti, että kun sieni kehittyi, bakteerit eivät kasvaneet.

Penisilliinit ovat beetalaktaamisia antibiootteja, ja luonnolliset alkuperäiset luokitellaan useisiin tyyppeihin kemiallisen koostumuksensa perusteella. Ne vaikuttavat pääasiassa gram-positiivisiin bakteereihin, jotka hyökkäävät pääasiassa peptidoglykaanista koostuvaan soluseinään.

On olemassa useita Penicillium-lajeja, jotka kykenevät tuottamaan penisilliiniä, mutta P. chrysogenum on lajike, jolla on suurin tuottavuus. Ensimmäinen kaupallinen penisilliini valmistettiin vuonna 1941 ja jo vuonna 1943 se onnistui tuottamaan laajassa mittakaavassa.

Luonnolliset penisilliinit eivät ole tehokkaita joitain bakteereja vastaan, jotka tuottavat penisillaasientsyymiä. Tällä entsyymillä on kyky tuhota penisilliinin kemiallinen rakenne ja inaktivoida se.

Puolisynteettisiä penisilliinejä on kuitenkin ollut mahdollista valmistaa muuttamalla liemen koostumusta, jossa Penicilliumia kasvatetaan. Näillä on se etu, että ne ovat resistenttejä penisillaseja, joten ne ovat tehokkaampia joitain taudinaiheuttajia vastaan.

Viitteet

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer ja U Kück (2013) Seksuaalinen lisääntyminen ja pariutumistyyppivälitteinen kannan kehitys penisilliinissä- tuottaa Penicillium chrysogenum -sieniä. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken ja RA Samson (2011) Penicilliumin fylogeny ja Trichocomaceae -ryhmien jakautuminen kolmeen perheeseen. Opinnot mykologiassa 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson ja MC Fisher (2011) Erikoistuminen huolimatta Penicillium chrysogenum -bakteerin jakautumisesta maailmanlaajuisesti päällekkäin: Alexander Flemingin onnen sienen populaatigeneettisyys. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Ehdotukset nomina specifica Conservanda ja Rejicienda Aspergilluksessa ja Penicilliumissa (Sienet). Taxon 41: 109 - 113.
5. Ledermann W (2006) penisilliinin ja sen valmistuksen historia Chilessä. Chil. Tartuttaa. 23: 172 - 176.
6. Roncal, T ja U Ugalde (2003) Kondensaation induktio Penicilliumissa. Mikrobiologian tutkimus. 154: 539-546.