Saccharomyces cerevisiae-kenmerken, morfologie en levenscyclus

de Saccharomyces cerevisiae of biergist is een soort eencellige schimmel die behoort tot de rand Ascomicota, tot de klasse Hemiascomicete en tot de orde Saccharomicetales. Het wordt gekenmerkt door zijn brede verspreiding van habitats, zoals bladeren, bloemen, aarde en water. Zijn naam betekent biersuiker schimmel, omdat het wordt gebruikt tijdens de productie van deze populaire drank.

Deze gist wordt al meer dan een eeuw gebruikt bij het bakken en brouwen, maar het was in het begin van de 20e eeuw toen wetenschappers er aandacht aan schonken en er een studiemodel van maakten.

Dit micro-organisme is op grote schaal gebruikt in verschillende industrieën; Momenteel is het een schimmel die veel wordt gebruikt in de biotechnologie, voor de productie van insuline, antilichamen, albumine, andere stoffen die van belang zijn voor de mensheid.

Als een studiemodel heeft deze gist de moleculaire mechanismen die optreden tijdens de celcyclus in eukaryotische cellen opgehelderd.

index

• 1 Biologische kenmerken
• 2 Morfologie
• 3 Levenscyclus
• 4 Gebruik
  • 4.1 Gebak en brood
  • 4.2 Voedingssupplement
  • 4.3 Vervaardiging van dranken
  • 4.4 Biotechnologie
• 5 Referenties

Biologische eigenschappen

Saccharomyces cerevisiae is een eencellige eukaryote microbe, bolvormig, geelachtig groen. Het is chemorganotroof, omdat het organische verbindingen vereist als een energiebron en het zonlicht niet hoeft te groeien. Deze gist kan verschillende suikers gebruiken, waarbij glucose de favoriete koolstofbron is.

S. cerevisiae is facultatief anaëroob, omdat het in staat is te groeien onder omstandigheden van zuurstofgebrek. Tijdens deze omgevingsconditie wordt glucose omgezet in verschillende tussenproducten zoals ethanol, CO2 en glycerol.

Dit laatste staat bekend als alcoholische gisting. Tijdens dit proces is de groei van de gist niet efficiënt, maar het is het medium dat door de industrie op grote schaal wordt gebruikt om de aanwezige suikers in verschillende granen, zoals tarwe, gerst en maïs, te fermenteren.

Van het genoom van S. cerevisiae is de sequentie volledig bepaald, waarbij het eerste eukaryotische organisme werd bereikt. Het genoom is georganiseerd in een haploïde reeks van 16 chromosomen. Ongeveer 5800 genen zijn bedoeld voor eiwitsynthese.

Het genoom van S. cerevisiae is erg compact, in tegenstelling tot andere eukaryoten, aangezien 72% wordt vertegenwoordigd door genen. Binnen deze groep werden ongeveer 708 geïdentificeerd als deelnemend aan het metabolisme, waarbij ongeveer 1035 reacties werden uitgevoerd.

morfologie

S. cerevisiae is een klein eencellig organisme dat nauw verwant is aan de cellen van dieren en planten. Het celmembraan scheidt de cellulaire componenten van de externe omgeving, terwijl het kernmembraan het erfelijke materiaal beschermt.

Net als bij andere eukaryote organismen is het mitochondriale membraan betrokken bij de opwekking van energie, terwijl het endoplasmatisch reticulum (ER) en het Golgi-apparaat zijn betrokken bij de synthese van lipiden en eiwitmodificatie..

De vacuole en de peroxisomen bevatten metabole routes die verband houden met de spijsvertering. Ondertussen fungeert een complex steigernetwerk als cellulaire ondersteuning en maakt celbeweging mogelijk, waardoor de functies van het cytoskelet worden uitgevoerd.

De actine- en myosinefilamenten van het cytoskelet werken door het gebruik van energie en maken de polaire ordening van cellen mogelijk tijdens celdeling.

Celdeling leidt tot de asymmetrische verdeling van de cellen, resulterend in een grotere stamcel dan de dochtercel. Dit is heel gebruikelijk in gist en is een proces dat wordt gedefinieerd als ontluikend.

S. cerevisiae heeft een celwand van chitine, waardoor gist de celvorm krijgt die hem kenmerkt. Deze wand voorkomt osmotische schade omdat deze turgordruk uitoefent, waardoor deze micro-organismen met bepaalde plasticiteit onder schadelijke milieuomstandigheden worden verschaft. De celwand en het membraan zijn verbonden door de periplasmatische ruimte.

Levenscyclus

De levenscyclus van S. cerevisiae is vergelijkbaar met die van de meeste somatische cellen. Er kunnen haploïde en diploïde cellen zijn. De celgrootte van haploïde en diploïde cellen varieert afhankelijk van de fase van groei en rek in stam.

Tijdens exponentiële groei reproduceert de kweek van haploïde cellen sneller dan die van diploïde cellen. De haploïde cellen hebben knoppen die naast de vorige lijken, terwijl ze in de diploïde cellen in tegengestelde polen verschijnen.

De vegetatieve groei vindt plaats door ontluiken, waarbij de dochtercel begint als een uitbarsting van de moedercel, gevolgd door de kerndeling, de vorming van de celwand en tenslotte de celscheiding.

Elke stamcel kan ongeveer 20-30 knoppen vormen, dus de leeftijd kan worden bepaald door het aantal littekens in de celwand.

De diploïde cellen die groeien zonder stikstof en zonder een koolstofbron ondergaan een proces van meiose en produceren vier sporen (ascas). Deze sporen hebben een hoge weerstand en kunnen ontkiemen in een rijk medium.

De sporen kunnen paringsgroep a, α of beide zijn, dit is analoog aan geslacht in hogere organismen. Beide celgroepen produceren feromoonachtige stoffen die de celdeling van de andere cel remmen.

Wanneer deze twee cellulaire groepen worden gevonden, vormt elk een soort uitsteeksel dat bij het verenigen optreedt, uiteindelijk, een intercellulair contact dat uiteindelijk een diploïde cel produceert.

toepassingen

Gebak en brood

S. cerevisiae is de gist die het meest door mensen wordt gebruikt. Een van de belangrijkste toepassingen was bij het bakken en het maken van brood, omdat tijdens het fermentatieproces het tarwedeeg wordt verzacht en geëxpandeerd.

Voedingssupplement

Aan de andere kant is deze gist als voedingssupplement gebruikt, omdat ongeveer 50% van het droge gewicht bestaat uit eiwitten, het is ook rijk aan vitamine B, niacine en foliumzuur..

Productie van dranken

Deze gist is betrokken bij de productie van verschillende dranken. De brouwerij-industrie gebruikt het op grote schaal. Door de gisting van de suikers waaruit gerstkorrels bestaan, kan bier worden geproduceerd, een populaire drank ter wereld.

Op dezelfde manier kan S. cerevisiae de suikers die in de druiven aanwezig zijn, fermenteren, waarbij tot 18% ethanol per volume wijn wordt geproduceerd.

biotechnologie

Aan de andere kant is, vanuit het oogpunt van de biotechnologie, S. cerevisiae, een model van studie en gebruik geweest, omdat het een organisme is van gemakkelijke cultivatie, van snelle groei en waarvan het genoom is gesequenced.

Het gebruik van deze gist door de biotechnologie-industrie, gaat van de productie van insuline tot de productie van antilichamen en andere eiwitten die door geneesmiddelen worden gebruikt.

Op dit moment heeft de farmaceutische industrie dit micro-organisme gebruikt bij de productie van verschillende vitamines, wat de reden is waarom biotechnologische fabrieken petrochemische fabrieken hebben verdreven bij de productie van chemische verbindingen..

referenties

1. Harwell, L.H., (1974). Saccharomyces cerevisiae celcyclus. Bacteriologische beoordelingen, 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). Morfologische en fysiologische kenmerken van de gist Saccharomyces cerevisiae verschillen in de levensduur. Masterproef in de biochemie. Faculteit Farmacie en Biochemie, Universiteit van Zagreb. Zagreb-Kroatië.
4. Otero, J.M., Cimini, D., Patil, K.R., Poulsen, S.G., Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Industrial Systems Biology of Saccharomyces cerevisiae Maakt Novel Succinic Acid Cell Factory mogelijk. 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). Morfologische database van Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Genetica, moleculaire en celbiologie van gist. Universiteit van Fribourg Suisse, pp. 5-18.