SACCHAROMYCES CEREVISIAE: ÖZELLIKLERI, MORFOLOJISI, YAŞAM DÖNGÜSÜ - BIYOLOJI - 2024

Saccharomyces cerevisiae ya da bira sitesindeki maya filum Ascomycota, Hemiascomicete sınıfı ve Saccharomicetales takımına ait bir tek hücreli mantardır. Yaprak, çiçek, toprak ve su gibi geniş habitat dağılımı ile karakterizedir. Adı, bu popüler içeceğin üretiminde kullanıldığı için bira şekeri mantarı anlamına gelir.

Bu maya, bir asırdan fazla bir süredir pişirme ve bira yapımında kullanılıyordu, ancak 20. yüzyılın başlarında bilim adamlarının buna dikkat etmesi onu bir çalışma modeli haline getirdi.

Saccharomyces cerevisiae agar plakasında. Rainis Venta, Wikimedia Commons'tan

Bu mikroorganizma, farklı endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır; Şu anda biyoteknolojide, insanlığı ilgilendiren diğer maddeler arasında insülin, antikorlar, albümin üretimi için yaygın olarak kullanılan bir mantardır.

Bir çalışma modeli olarak bu maya, ökaryotik hücrelerde hücre döngüsü sırasında meydana gelen moleküler mekanizmaları aydınlatmayı mümkün kılmıştır.

Biyolojik özellikler

Saccharomyces cerevisiae, küresel şekilli, sarımsı yeşil, ökaryotik tek hücreli bir mikroptur. Enerji kaynağı olarak organik bileşiklere ihtiyaç duyduğundan ve büyümesi için güneş ışığı gerektirmediğinden kemoorganotrofiktir. Bu maya, tercih edilen karbon kaynağı olan glukoz ile farklı şekerler kullanabilir.

S. cerevisiae, oksijen eksikliği olan koşullarda büyüyebildiği için fakültatif bir anaerobiktir. Bu çevresel koşul sırasında glikoz, etanol, CO2 ve gliserol gibi farklı ara maddelere dönüştürülür.

İkincisi, alkolik fermantasyon olarak bilinir. Bu işlem sırasında, mayanın büyümesi verimli değildir, ancak endüstri tarafından buğday, arpa ve mısır gibi farklı tahıllarda bulunan şekerleri fermente etmek için yaygın olarak kullanılan ortamdır.

S. cerevisiae'nin genomu, elde edilecek ilk ökaryotik organizma olarak tamamen dizildi. Genom, haploid 16 kromozom seti halinde düzenlenmiştir. Yaklaşık 5.800 gen, protein sentezi için hedeflenmiştir.

S. cerevisiae'nin genomu, diğer ökaryotların aksine çok kompakttır, çünkü% 72'si genler tarafından temsil edilmektedir. Bu grup içinde yaklaşık 708'in metabolizmaya katıldığı ve yaklaşık 1035 reaksiyon gerçekleştirdiği tespit edilmiştir.

morfoloji

S. cerevisiae, hayvanların ve bitkilerin hücreleri ile yakından ilgili olan küçük tek hücreli bir organizmadır. Hücre zarı, hücresel bileşenleri dış ortamdan ayırırken, nükleer membran kalıtsal materyali korur.

Diğer ökaryotik organizmalarda olduğu gibi, mitokondriyal membran enerji üretimine katılırken, endoplazmik retikulum (ER) ve Golgi aygıtı lipid sentezi ve protein modifikasyonunda yer alır.

Vakuol ve peroksizomlar, sindirim fonksiyonlarıyla ilgili metabolik yolları içerir. Bu arada, karmaşık bir iskele ağı hücre desteği görevi görür ve hücre hareketine izin verir, böylece hücre iskeletinin işlevlerini yerine getirir.

Hücre iskeletinin aktin ve miyozin filamentleri, enerjiyi kullanarak çalışır ve hücre bölünmesi sırasında hücrelerin kutupsal sıralanmasına izin verir.

Hücre bölünmesi, hücrelerin asimetrik bölünmesine yol açar ve bu da yavru hücreden daha büyük bir kök hücre ile sonuçlanır. Bu, mayalarda çok yaygındır ve tomurcuklanma olarak tanımlanan bir süreçtir.

S. cerevisiae, mayaya karakteristik hücre şeklini veren bir kitin hücre duvarına sahiptir. Bu duvar, turgor basıncı uyguladığından ozmotik hasarı önler, bu mikroorganizmalara zararlı çevre koşulları altında belirli bir plastisite sağlar. Hücre duvarı ve zar, periplazmik boşlukla birbirine bağlanır.

Yaşam döngüsü

Saccharomyces cerevisiae cinsel döngüsü. Kaynak: Wikimedia Commons

S. cerevisiae'nin yaşam döngüsü çoğu somatik hücrenin yaşam döngüsü ile benzerdir. Haploid ve diploid hücreler olabilir. Haploid ve diploid hücrelerin hücre boyutu, büyüme fazına ve suştan suşa göre değişir.

Üstel büyüme sırasında haploid hücre kültürü diploid hücre kültüründen daha hızlı çoğalır. Haploid hücreler, öncekilere bitişik görünen tomurcuklara sahipken, diploid hücreler zıt kutuplarda görünür.

Bitkisel büyüme, yavru hücrenin ana hücreden bir tomurcuk olarak başladığı, ardından nükleer bölünme, hücre duvarı oluşumu ve son olarak hücre ayrılmasıyla oluşan tomurcuklanma ile gerçekleşir.

Her bir kök hücre yaklaşık 20-30 tomurcuk oluşturabilir, bu nedenle yaşı hücre duvarındaki yara izlerinin sayısına göre belirlenebilir.

Nitrojen ve karbon kaynağı olmadan büyüyen diploid hücreler, dört spor (ascas) üreten bir mayoz sürecine girer. Bu sporlar yüksek dirence sahiptir ve zengin bir ortamda filizlenebilir.

Sporlar a, a veya her iki çiftleşme gruplarından olabilir, bu daha yüksek organizmalardaki cinsiyete benzer. Her iki hücre grubu da diğer hücrenin hücre bölünmesini engelleyen feromon benzeri maddeler üretir.

Bu iki hücre grubu bir araya geldiğinde, her biri bir tür çıkıntı oluşturur ve birleştiğinde sonunda hücreler arası temasa yol açar ve sonuçta bir diploid hücre üretir.

Uygulamalar

Hamur işleri ve ekmek

S. cerevisiae, insanlar tarafından en çok kullanılan mayadır. Fermantasyon işlemi sırasında buğday hamuru yumuşadığı ve genişlediği için ana kullanım alanlarından biri pişirme ve ekmek yapımında olmuştur.

Besin takviyesi

Öte yandan, bu maya besin takviyesi olarak kullanılmıştır, çünkü kuru ağırlığının yaklaşık% 50'si proteinlerden oluşur, ayrıca B vitamini, niasin ve folik asit bakımından da zengindir.

İçecek imalatı

Bu maya, farklı içeceklerin üretiminde görev almaktadır. Bira endüstrisi bunu yoğun bir şekilde kullanıyor. Arpa tanelerini oluşturan şekerleri fermente ederek, dünya çapında popüler bir içecek olan bira üretilebilir.

Benzer şekilde, S. cerevisiae üzümlerde bulunan şekerleri fermente ederek şarabın hacmine göre% 18'e kadar etanol üretebilir.

Biyoteknoloji

Diğer yandan biyoteknolojik açıdan S. cerevisiae, büyümesi kolay, hızlı büyüyen ve genomu dizilenmiş bir organizma olduğu için bir çalışma ve kullanım modeli olmuştur.

Bu mayanın biyoteknoloji endüstrisi tarafından kullanımı, insülin üretiminden tıpta kullanılan antikorların ve diğer proteinlerin üretimine kadar değişmektedir.

Şu anda, ilaç endüstrisi bu mikroorganizmayı çeşitli vitaminlerin üretiminde kullanmıştır, bu nedenle biyoteknoloji fabrikaları, kimyasal bileşiklerin üretiminde petrokimya fabrikalarının yerini almıştır.

Referanslar

1. Harwell, LH, (1974). Saccharomyces cerevisiae hücre döngüsü. Bakteriyolojik incelemeler, 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). Yaşam sürelerinde farklılık gösteren maya Saccharomyces cerevisiae hücrelerinin morfolojik ve fizyolojik özellikleri. Biyokimyada Yüksek Lisans Tezi. Eczacılık ve Biyokimya Fakültesi, Zagreb Üniversitesi. Zagreb, Hırvatistan.
4. Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Saccharomyces cerevisiae'nin Endüstriyel Sistemler Biyolojisi Yeni Süksinik Asit Hücre Fabrikası Sağladı. 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). Saccharomyces cerevisiae morfolojik veritabanı. Nükleik Asitler Res, 32, s. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Maya genetiği, moleküler ve hücre biyolojisi. Université de Fribourg Suisse, ss. 5-18.