PENICILLIUM CHRYSOGENUM: ÖZELLIKLERI, MORFOLOJISI, HABITAT - BIYOLOJI - 2025

Penicillium chrysogenum , penisilin üretiminde en sık kullanılan mantar türüdür. Tür, Ascomycota'nın Aspergilliaceae ailesinin Penicillium cinsi içindedir.

Septat hifleri olan filamentli bir mantar olmasıyla karakterizedir. Laboratuvarda yetiştirildiğinde kolonileri hızla büyüyor. Görünüşte pamukluya kadifemsi ve mavimsi yeşil renktedir.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. Wikimedia Commons'tan Crulina 98 tarafından

Genel özellikleri

P. chrysogenum saprofitik bir türdür. Diyetinde kullandığı basit karbon bileşikleri üretmek için organik maddeyi parçalama yeteneğine sahiptir.

Türler her yerde bulunur (her yerde bulunabilir) ve kapalı alanlarda, zeminde veya bitkilerle ilişkili olarak bulunması yaygındır. Ayrıca ekmek üzerinde de büyür ve sporları tozda yaygındır.

P. chrysogenum sporları solunum yolu alerjilerine ve cilt reaksiyonlarına neden olabilir. Ayrıca insanları etkileyen çeşitli toksinler üretebilir.

Penisilin üretimi

Türün en iyi bilinen kullanımı penisilin üretimidir. Bu antibiyotik ilk kez 1928'de Alexander Fleming tarafından keşfedildi, ancak başlangıçta P. rubrum olarak tanımlandı.

Penisilin üretebilen başka Penicillium türleri olmasına rağmen, P. chrysogenum en yaygın olanıdır. İlaç endüstrisindeki tercihli kullanımı, yüksek antibiyotik üretiminden kaynaklanmaktadır.

üreme

Konidioforlarda üretilen conidia (aseksüel sporlar) aracılığıyla eşeysiz olarak çoğalırlar. Bunlar dik ve ince duvarlıdır, az sayıda fialit içerir (konidya üreten hücreler).

Cinsel üreme ascospores (seks sporları) yoluyla gerçekleşir. Bunlar kalın duvarlı asci'de (meyve veren cisimler) oluşur.

Ascospores (cinsiyet sporları) asci'de (meyve veren cisimler) üretilir. Bunlar cleistothecium tipindedir (yuvarlak) ve sklerotik duvarlara sahiptir.

İkincil metabolitlerin üretimi

İkincil metabolitler, metabolizmalarına doğrudan müdahale etmeyen canlılar tarafından üretilen organik bileşiklerdir. Mantarlar söz konusu olduğunda, bu bileşikler onları tanımlamaya yardımcı olur.

P. chrysogenum, rokefortin C, meleagrin ve penisilin üretmesiyle karakterize edilir. Bu bileşik kombinasyonu, laboratuvarda tanımlanmalarını kolaylaştırır. Ek olarak, mantar başka renkli ikincil metabolitler üretir. Ksantoksilinler, türlere özgü eksüdanın sarı renginden sorumludur.

Öte yandan, insanlara zararlı mikotoksinler olan aflatoksinleri üretebilir. Bu toksinler karaciğer sistemine saldırır ve siroz ve karaciğer kanserine yol açabilir. Mantarın sporları, yutulduğunda bu patolojiye neden olabilecek çeşitli yiyecekleri kontamine eder.

Beslenme

Türler saprofitiktir. Organik madde üzerinde salınan sindirim enzimlerini üretme kabiliyetine sahiptir. Bu enzimler, substratı bozarak karmaşık karbon bileşiklerini parçalar.

Daha sonra, daha basit bileşikler salınır ve hifler tarafından absorbe edilebilir. Tüketilmeyen besinler glikojen olarak birikir.

Filogeni ve taksonomi

P. chrysogenum ilk olarak 1910'da Charles Thom tarafından tanımlanmıştır. Türün geniş bir eşanlamlısı vardır (aynı tür için farklı isimler).

Eş anlamlılık

1929'da Fleming, penisilin üreten türleri kırmızı bir koloninin varlığı nedeniyle P. rubrum olarak tanımladı. Daha sonra tür, P. notatum adı altında atandı.

1949'da mikologlar Raper ve Thom, P. notatum'un P. chrysogenum ile eşanlamlı olduğunu belirtti. 1975'te P. chrysogenum ile ilgili türler grubunun revizyonu yapıldı ve bu isim için on dört eş anlamlı önerildi.

Bu türün çok sayıda eşanlamlısı, teşhis karakterlerini oluşturmanın zorluğuyla ilgilidir. Kültür ortamındaki varyasyonların bazı özellikleri etkilediği takdir edilmiştir. Bu, taksonun yanlış tanımlanmasına yol açtı.

İlke olarak (ilk yayınlanan isim) en eski taksonun isminin 1901'de yayınlanan P. griseoroseum olması ilginçtir. Bununla birlikte, P. chrysogenum geniş kullanımı nedeniyle korunmuş bir isim olmaya devam etmektedir.

Şu anda, türleri tanımlamak için en doğru özellik, ikincil metabolitlerin üretimidir. Rokefortin C, penisilin ve meleagrin varlığı doğru tanımlamayı garanti eder.

Mevcut seçim bölgesi

P. chrysogenum, Penicillium cinsinin Chrysogena bölümü ile sınırlandırılmıştır. Bu cins, Ascomycota'nın Eurotiales takımının Aspergilliaceae familyasında bulunur.

Chrysogena bölümü tervertisile ve dört sarmallı konidiyoforlarla karakterizedir. Fialidler küçüktür ve koloniler genellikle kadifemsidir. Bu gruptaki türler tuzluluğa toleranslıdır ve neredeyse tamamı penisilin üretir.

Kesit için 13 tür tespit edilmiştir ve P. chrysogenum tip türdür. Bu bölüm monofiletik bir gruptur ve Roquefortorum bölümünün kardeşidir.

morfoloji

Bu mantar ipliksi miselyuma sahiptir. Hiphalar, Ascomycota'nın karakteristiği olan bölmeli yapıdadır.

Konidioforlar tervertisile edilir (bol dallanma ile). Bunlar ince ve düzgün cidarlı olup 250-500 µm boyutlarındadır.

Metüller (konidioforun dalları) düz duvarlara sahiptir ve fialitler ampuliformdur (şişe şeklinde) ve genellikle kalın duvarlara sahiptir.

Conidia'lar, 2.5-3.5 µm çapında, subglobose ila eliptiktir ve ışık mikroskobu ile bakıldığında pürüzsüz duvarlıdır. Taramalı elektron mikroskobunda duvarlar tüberkülozdur.

Yetişme ortamı

P. chrysogenum kozmopolittir. Türün ılıman veya tropikal bölgelerdeki doğal ormanların zemininde olduğu kadar deniz sularında da büyüdüğü bulunmuştur.

Optimum 23 ° C'de 5 - 37 ° C arasında büyüyebilen mezofilik bir türdür. Ek olarak, kserofiliktir, bu nedenle kuru ortamlarda gelişebilir. Öte yandan tuzluluğa toleranslıdır.

Çeşitli çevre koşullarında yetişme kabiliyetinden dolayı, iç mekanlarda bulmak yaygındır. Diğerlerinin yanı sıra klima, buzdolapları ve sıhhi sistemlerde bulunmuştur.

Şeftali, incir, turunçgiller ve guava gibi meyve ağaçlarının patojeni olarak sık görülen bir mantardır. Aynı şekilde tahılları ve eti de kirletebilir. Aynı zamanda ekmek ve kurabiye gibi işlenmiş gıdalarda da yetişir.

üreme

P. chrysogenum'da eşeysiz üreme hakimiyeti vardır. Mantar araştırmasının 100 yılı aşkın bir süredir, 2013 yılına kadar türlerdeki eşeyli üreme doğrulanmadı.

Eşeysiz üreme

Bu, konidiyoforlarda conidia üretimi yoluyla gerçekleşir. Conidia oluşumu, özel üreme hücrelerinin (phialides) farklılaşması ile ilişkilidir.

Conidia üretimi, bitkisel bir hipa büyümeyi durdurduğunda ve bir septum oluştuğunda başlar. Daha sonra bu alan şişmeye başlar ve bir dizi dal oluşur. Dalların apikal hücresi, konidiyaya yol açmak için mitozla bölünmeye başlayan fialide farklılaşır.

Conidia, esas olarak rüzgar tarafından dağıtılır. Conidiosporlar uygun bir ortama ulaştığında, filizlenirler ve mantarın vejetatif gövdesini oluştururlar.

Eşeyli üreme

P. chrysogenum'da cinsel evrenin incelenmesi kolay değildi çünkü laboratuvarda kullanılan kültür ortamı cinsel yapıların gelişimini desteklemiyor.

2013 yılında, Alman mikolog Julia Böhm ve işbirlikçileri, türlerde cinsel üremeyi teşvik etmeyi başardılar. Bunun için yulaf ezmesi ile birlikte agar üzerine iki farklı ırk yerleştirdiler. Kapsüller, 15 ° C ile 27 ° C arasındaki bir sıcaklıkta karanlığa tabi tutuldu.

Beş hafta ile üç ay arasındaki bir inkübasyon süresinden sonra, cleistocecia (kapalı yuvarlak asci) oluşumu gözlendi. Bu yapılar, iki ırk arasındaki temas bölgesinde oluşturuldu.

Bu deney, P. chrysogenum'daki eşeyli üremenin heterotalik olduğunu gösterdi. Bir ascogonium (dişi yapı) ve iki farklı ırktan bir antheridium (erkek yapı) üretimi gereklidir.

Ascogonium ve antheridium oluşumunu takiben, sitoplazmalar (plazmogami) ve ardından çekirdekler (karyogami) birleşir. Bu hücre mayoza girer ve askosporlara (seks sporları) yol açar.

Kültür ortamı

Kültür ortamındaki koloniler çok hızlı büyür. Kenarlarında beyaz miseller ile görünüm olarak pamuklu kadifemsidirler. Koloniler mavimsi yeşil renktedir ve bol, parlak sarı bir eksüda üretir.

Kolonilerde ananasa benzer şekilde meyveli aromalar görülür. Ancak bazı ırklarda koku çok güçlü değildir.

Penisilin

Penisilin, tıpta başarıyla kullanılan ilk antibiyotiktir. Bu, 1928'de İsveçli mikolog Alexander Fleming tarafından tesadüfen keşfedildi.

Araştırmacı, Staphylococcus cinsi bakterilerle bir deney yürütüyordu ve kültür ortamı mantarla kirlenmişti. Fleming, mantarın geliştiği yerde bakterilerin büyümediğini gözlemledi.

Penisilinler betalaktamik antibiyotiklerdir ve doğal kaynaklı olanlar kimyasal bileşimlerine göre birkaç türe ayrılır. Bunlar, esas olarak peptidoglikandan oluşan hücre duvarlarına saldıran Gram pozitif bakterilere etki eder.

Penisilin üretebilen birkaç Penicillium türü vardır, ancak P. chrysogenum en yüksek üretkenliğe sahip olanıdır. İlk ticari penisilin 1941'de üretildi ve 1943 gibi erken bir tarihte büyük ölçekte üretilmeyi başardı.

Doğal penisilinler, peniselaz enzimini üreten bazı bakterilere karşı etkili değildir. Bu enzim, penisilinin kimyasal yapısını yok etme ve inaktive etme özelliğine sahiptir.

Bununla birlikte, Penicillium'un yetiştirildiği et suyunun bileşimini değiştirerek yarı sentetik penisilinler üretmek mümkün olmuştur. Bunlar dirençli peniselaz olma avantajına sahiptir, bu nedenle bazı patojenlere karşı daha etkilidir.

Referanslar

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer ve U Kück (2013) Penisilinde cinsel üreme ve çiftleşme tipi aracılı suş gelişimi- mantar üreten Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken ve RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium ve Trichocomaceae'nin üç aileye ayrılması. Mikoloji Çalışmaları 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson ve MC Fisher (2011) Penicillium chrysogenum'da küresel olarak örtüşen dağılımlara rağmen türleşme: Alexander Fleming'in şanslı mantarının popülasyon genetiği. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Aspergillus ve Penicillium'da (Fungi) nomina specifica conservanda ve rejicienda önerileri. Takson 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Penisilinin tarihçesi ve Şili'deki üretimi. Rev. Chil. Infect. 23: 172-176.
6. Roncal, T ve U Ugalde (2003) Penicillium'da Konidasyon indüksiyonu. Mikrobiyolojide Araştırma. 154: 539-546.