SACCHAROMYCES CEREVISIAE: OMINAISUUDET, MORFOLOGIA, ELINKAARI - BIOLOGIA - 2025

Saccharomyces cerevisiae tai panimon n hiiva on yksisoluinen sieni kuuluu pääjaksoon Ascomycota The Hemiascomicete luokan ja Saccharomicetales järjestyksessä. Sille on ominaista laaja jakautuminen elinympäristöihin, kuten lehdet, kukat, maaperä ja vesi. Sen nimi tarkoittaa olutta sokerisieniä, koska sitä käytetään tämän suositun juoman valmistuksen aikana.

Tätä hiivaa on käytetty yli vuosisadan leivonnassa ja panimossa, mutta 1900-luvun alkupuolella tutkijat kiinnittivät siihen huomiota ja tekivät siitä mallin tutkimukselle.

Saccharomyces cerevisiae agarmaljalla. Rainis Venta, kirjoittanut Wikimedia Commons

Tätä mikro-organismia on käytetty laajasti eri teollisuudenaloilla; Se on nykyisin sieni, jota käytetään laajasti bioteknologiassa insuliinin, vasta-aineiden ja albumiinin tuotantoon muiden ihmiskunnalle kiinnostavien aineiden joukossa.

Tutkimusmallina tämä hiiva on mahdollistanut selventää eukaryoottisoluissa solusyklin aikana esiintyviä molekyylimekanismeja.

Biologiset ominaisuudet

Saccharomyces cerevisiae on eukaryoottinen yksisoluinen mikrobi, muodoltaan pyöreä, kellertävänvihreä. Se on kemo-organotrofinen, koska se vaatii orgaanisia yhdisteitä energialähteenä eikä vaadi auringonvaloa kasvaakseen. Tämä hiiva kykenee käyttämään erilaisia ​​sokereita, jolloin glukoosi on edullinen hiililähde.

S. cerevisiae on fakultatiivinen anaerobinen, koska se kykenee kasvamaan happea puutteellisissa olosuhteissa. Tämän ympäristöolosuhteiden aikana glukoosi muuttuu eri välituotteiksi, kuten etanoliksi, CO2: ksi ja glyseroliksi.

Jälkimmäistä kutsutaan alkoholikäynniseksi. Tämän prosessin aikana hiivan kasvu ei ole tehokasta, mutta se on teollisuudessa laajalti käytetty väliaine erilaisten jyvien, kuten vehnän, ohran ja maissin, sokerien fermentoimiseen.

S. cerevisiaen genomi on sekvensoitu kokonaan, koska se on ensimmäinen saavutettu eukaryoottinen organismi. Genomi on järjestetty haploidiseen 16 kromosomiryhmään. Noin 5800 geeniä on tarkoitettu proteiinisynteesille.

S. cerevisiaen genomi on erittäin kompakti toisin kuin muut eukaryootit, koska geenit edustavat 72%. Tässä ryhmässä noin 708 on tunnistettu osallistuvan aineenvaihduntaan, suorittaen noin 1035 reaktiota.

Morfologia

S. cerevisiae on pieni yksisoluinen organismi, joka liittyy läheisesti eläinten ja kasvien soluihin. Solukalvo erottaa solukomponentit ulkoisesta ympäristöstä, kun taas ydinkalvo suojaa perinnöllistä materiaalia.

Kuten muissakin eukaryoottisissa organismeissa, mitokondriaalinen kalvo osallistuu energian tuottamiseen, kun taas endoplasminen retikulum (ER) ja Golgi-laite ovat mukana lipidien synteesissä ja proteiinien modifioinnissa.

Vakuoli ja peroksisomit sisältävät ruoansulatuskanavan toimintaan liittyvät aineenvaihduntareitit. Samaan aikaan monimutkainen telineverkko toimii solun tukijana ja sallii solujen liikkumisen suorittaen siten sytoskeleton toiminnot.

Sytoskeletonin aktiini- ja myosiinfilamentit toimivat energiaa hyödyntäen ja sallivat solujen polaarisen järjestyksen solunjaon aikana.

Solunjako johtaa solujen epäsymmetriseen jakautumiseen, mikä johtaa suurempaan kantasoluun kuin tytärsolu. Tämä on hyvin yleistä hiivoissa ja se on prosessi, joka määritellään orastavaksi.

S. cerevisiaella on kitiinin soluseinä, mikä antaa hiivalle ominaisen solumuodon. Tämä seinä välttää osmoottisia vaurioita, koska se kohdistuu turgooripaineeseen tarjoamalla näille mikro-organismeille tietyn plastisuuden haitallisissa ympäristöolosuhteissa. Soluseinä ja kalvo yhdistyvät periplasmisen tilan avulla.

Elinkaari

Saccharomyces cerevisiae -sykli. Lähde: Wikimedia Commons

S. cerevisiaen elinkaari on samanlainen kuin useimpien somaattisten solujen. Siellä voi olla haploidi- ja diploidisoluja. Haploidisten ja diploidisten solujen solukoko vaihtelee kasvuvaiheen mukaan ja kannasta kantaan.

Eksponentiaalisen kasvun aikana haploidinen soluviljelmä lisääntyy nopeammin kuin diploidi soluviljelmä. Haploidisoluissa on silmuja, jotka näkyvät edellisten vieressä, kun taas diploidisoluissa on vastakkaisia ​​napoja.

Vegetatiivinen kasvu tapahtuu orastamalla, jossa tytärsolu alkaa silmukkana emosolusta, mitä seuraa ydinjako, soluseinämän muodostuminen ja lopulta solujen erottelu.

Jokainen kantasolu voi muodostaa noin 20-30 silmukkaa, joten sen ikä voidaan määrittää soluseinämässä olevien arvien lukumäärän perusteella.

Diploidisolut, jotka kasvavat ilman typpeä ja ilman hiililähdettä, käyvät läpi meioosiprosessin, joka tuottaa neljä itiötä (ascas). Näillä itiöillä on korkea vastuskyky ja ne voivat itää rikkaassa väliaineessa.

Itiöt voivat olla a-, a- tai molempia paritteluryhmiä, tämä on analoginen sukupuolen kanssa korkeammissa organismeissa. Molemmat soluryhmät tuottavat feromonin kaltaisia ​​aineita, jotka estävät toisen solun jakautumista.

Kun nämä kaksi soluryhmää kohtaavat, kumpikin muodostaa eräänlaisen ulkoneman, joka liittyessään johtaa lopulta solujen väliseen kontaktiin tuottaen lopulta diploidisolun.

Sovellukset

Leivonnaiset ja leipä

S. cerevisiae on hiiva, jota ihmiset käyttävät eniten. Yksi pääkäytöistä on ollut leivonnassa ja leivänvalmistuksessa, koska käymisprosessin aikana vehnä taikina pehmenee ja laajenee.

Ravintolisä

Toisaalta tätä hiivaa on käytetty ravintolisäaineena, koska noin 50% sen kuivapainosta koostuu proteiineista, se on myös runsaasti B-vitamiinia, niasiinia ja foolihappoa.

Juomien valmistus

Tämä hiiva on mukana erilaisten juomien valmistuksessa. Panimoteollisuus käyttää sitä laajasti. Fermentoimalla ohranjyviä muodostavat sokerit voidaan tuottaa olutta, joka on maailman suosittu juoma.

Samoin S. cerevisiae voi käydä viinirypäleissä olevia sokereita tuottaen jopa 18 tilavuusprosenttia etanolia viiniä.

biotekniikka

Toisaalta, S. cerevisiae, on bioteknologian kannalta ollut tutkimus- ja käyttömalli, koska se on organismi, jota on helppo kasvattaa, nopeasti kasvava ja jonka genomi on sekvensoitu.

Tämän hiivan käyttö biotekniikkateollisuudessa vaihtelee insuliinin tuotannosta vasta-aineiden ja muiden lääketieteen käyttämien proteiinien tuotantoon.

Tällä hetkellä lääketeollisuus on käyttänyt tätä mikro-organismia erilaisten vitamiinien tuotannossa, minkä vuoksi biotekniikkatehtaat ovat siirtäneet petrokemian tehtaat kemiallisten yhdisteiden tuotannossa.

Viitteet

1. Harwell, LH, (1974). Saccharomyces cerevisiaen solusykli. Bakteriologiset katsaukset, 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). Saccharomyces cerevisiae -hiivasolujen morfologiset ja fysiologiset ominaisuudet eroavat elinkaarestaan. Biokemian pro gradu -tutkielma. Farmasian ja biokemian tiedekunta, Zagrebin yliopisto. Zagreb-Kroatia.
4. Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Saccharomyces cerevisiae -ympäristön biologinen biologia mahdollistaa uuden meripihkahapposolutehtaan. PLoS ONE, 8 (1), e54144.
5. Saito, T., Ohtani, M., Sawai, H., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Saccharomyces cerevisiaen morfologinen tietokanta. Nucleic Acids Res, 32, s. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Hiivan genetiikka, molekyyli- ja solubiologia. Fribourg Suisse -yliopisto, pp. 5-18.