פניציליום חרצית: מאפיינים, מורפולוגיה, בית גידול - ביולוגיה - 2025

פניציליום חרצית הוא מין הפטרייה הנפוץ ביותר לייצור פניצילין. המין נמצא בסוג Penicillium ממשפחת Aspergilliaceae של אסקומיקוטה.

היא מאופיינת בכך שהיא פטריית נימה, עם היפות ספטפט. כאשר הוא גדל במעבדה, מושבותיה צומחות במהירות. הם במראה קטיפתי עד כותנה וצבעו ירוק-כחלחל.

Penicillium chrysogenum, syn. פניציליום נוטום. מאת Crulina 98, מתוך Wikimedia Commons

מאפיינים כלליים

P. chrysogenum הוא מין זעפרופי. הוא מסוגל לפרק חומר אורגני לייצור תרכובות פחמן פשוטות שהוא משתמש בתזונה שלו.

המין נמצא בכל מקום (ניתן למצוא אותו בכל מקום) ומקובל למצוא אותו במקומות סגורים, באדמה או קשור לצמחים. הוא גדל גם על לחם והנבגים שלו נפוצים באבק.

נבגי P. chrysogenum יכולים לגרום לאלרגיות בדרכי הנשימה ותגובות עור. זה יכול גם לייצר סוגים שונים של רעלים המשפיעים על בני אדם.

ייצור פניצילין

השימוש הידוע ביותר במין הוא ייצור פניצילין. אנטיביוטיקה זו התגלתה לראשונה על ידי אלכסנדר פלמינג בשנת 1928, אם כי בתחילה זיהה אותה כ- P. rubrum.

למרות שישנם מינים אחרים של פניציליון המסוגלים לייצר פניצילין, P. chrysogenum הוא הנפוץ ביותר. השימוש המועדף עליו בתעשיית התרופות נובע מייצור האנטיביוטיקה הגבוה שלה.

שִׁעתוּק

הם מתרבים בצורה מינית באמצעות conidia (נבגים א-מיני) המיוצרים בקונידיופורים. אלה זקופים וקירות דקים, עם מעט פיאלידים (תאים המייצרים קונידיאה).

רבייה מינית מתרחשת באמצעות אסקוספוריות (נבגי מין). אלה מתרחשים באסקי קירות עבים (גופי פרי).

Ascospores (נבגי מין) מיוצרים באסקי (גופי פרי). אלה הם מסוג קליסטות-צביום (מעוגל) ויש להם קירות סקלרוטיים.

ייצור מטבוליטים משניים

מטבוליטים משניים הם תרכובות אורגניות המיוצרים על ידי יצורים חיים שאינם מתערבים ישירות במטבוליזם שלהם. במקרה של פטריות, תרכובות אלה עוזרות בזיהוין.

P. chrysogenum מאופיין בייצור רוקפורטין C, meleagrin ופניצילין. שילוב של תרכובות זה מאפשר את זיהוין במעבדה. בנוסף, הפטרייה מייצרת מטבוליטים משניים צבעוניים אחרים. הקסנטוקסילינים אחראים לצבע הצהוב של האקסודאט האופייני למין.

מצד שני, הוא יכול לייצר אפלטוקסינים, שהם מיקוטוקסינים המזיקים לבני אדם. רעלים אלה תוקפים את מערכת הכבד ויכולים להוביל לשחמת וסרטן הכבד. נבגי הפטרייה מזהמים מזונות שונים אשר כאשר הם נבלעים יכולים לגרום לפתולוגיה זו.

תְזוּנָה

המין הוא saprophytic. יש לו את היכולת לייצר אנזימי עיכול שמשתחררים על חומר אורגני. אנזימים אלה מבזים את המצע, מפרקים תרכובות פחמן מורכבות.

מאוחר יותר, התרכובות הפשוטות יותר משוחררות ויכולות להיקלט על ידי ההיפות. חומרים מזינים שאינם נצרכים מצטברים כגליקוגן.

פילוגניות וטקסונומיה

P. chrysogenum תואר לראשונה על ידי צ'ארלס תום בשנת 1910. למין נרדף נרדף (שמות שונים לאותו המין).

נִרדָפוּת

פלמינג ב -1929 זיהה את המין המייצר את הפניצילין כ- P. rubrum, בגלל נוכחותה של מושבה אדומה. בהמשך הוקצה המין תחת השם P. notatum.

בשנת 1949 המיקרולוגים ראפר ותום ציינו כי P. notatum הוא שם נרדף ל- P. chrysogenum. בשנת 1975 נערכה עדכון של קבוצת המינים הקשורים ל- P. chrysogenum והוצעו ארבעה עשר מילים נרדפות לשם זה.

המספר הגדול של מילים נרדפות למין זה קשור לקושי לבסס תווים אבחניים. הוערך כי וריאציות במדיום התרבות משפיעות על כמה מאפיינים. זה הוביל לאיתור שגוי של הטקסון.

מעניין לציין שעל פי עיקרון העדיפות (השם שפורסם לראשונה) השם לטקסון העתיק ביותר הוא P. griseoroseum, שפורסם בשנת 1901. עם זאת, P. chrysogenum נותר שם שמור בגלל השימוש הרחב שלו.

נכון לעכשיו, המאפיינים המדויקים ביותר לזיהוי המין הם ייצור מטבוליטים משניים. נוכחותם של רוקפורטין C, פניצילין ומלגרין, מבטיחה זיהוי נכון.

בחירה נוכחית

P. chrysogenum מתוארת לקטע Chrysogena של הסוג Penicillium. מין זה נמצא במשפחת אספרגיליאאהאה (Spergilliaceae) בסדר יורוטיאלס של אסקומיקוטה.

החלק של Chrysogena מאופיין על ידי conidiophores עם טרוורטיקילציה וארבע-עיגולים. הפיאלידים קטנים והמושבות בדרך כלל קטיפתיות. המינים בקבוצה זו הם סובלניים למליחות וכמעט כולם מייצרים פניצילין.

13 מינים זוהו בקטע, כאשר P. chrysogenum הוא המין הסוגי. המדור הזה הוא קבוצה מונופילטית והיא אחיה של מדור הרוקפורורטורום.

מוֹרפוֹלוֹגִיָה

לפטרייה זו יש mycelia נימה. המקפים הם ספטייטים, האופייניים לאסקומיקוטה.

Conidiophores הם terverticylated (עם שפע הענפים). אלה דקים וקירות חלקים, מודדים 250-500 מיקרומטר.

למטולות (ענפים של הקונידיופור) יש קירות חלקים והפיאלידים הם ampuliform (בצורת בקבוק), ולעתים קרובות בעלי קירות עבים.

Conidia הם subglobose ל אליפטי, קוטר 2.5-3.5 מיקרומטר, וקירות חלקים כאשר הם נראים במיקרוסקופ האור. במיקרוסקופ האלקטרונים הסרוק הקירות משוחקים.

בית גידול

P. chrysogenum הוא קוסמופוליטי. המין נמצא גדל במים ימיים, כמו גם על רצפת יערות טבעיים באזורים ממוזגים או טרופיים.

זהו מין מזופילי שיכול לצמוח בין 5 - 37 מעלות צלזיוס, כאשר האופטימלי שלו הוא 23 מעלות צלזיוס. בנוסף, הוא קסירופילי, כך שהוא יכול להתפתח בסביבות יבשות. מצד שני, זה סובלני למליחות.

בשל היכולת לצמוח בתנאים סביבתיים שונים, מקובל למצוא אותו בתוך הבית. הוא נמצא בין היתר במיזוג אוויר, מקררים ומערכות סניטריות.

זהו פטריה תכופה כפתוגן של עצי פרי כמו אפרסקים, תאנים, פירות הדר וגויאבות. באופן דומה, זה יכול לזהם דגנים ובשר. זה גדל גם על מזון מעובד כמו לחמים ועוגיות.

שִׁעתוּק

ב- P. chrysogenum ישנה דומיננטיות של רבייה א-מינית. ביותר ממאה שנים של מחקר הפטרייה, עד 2013 לא אומתה ההתרבות המינית במין.

רבייה א-מינית

זה מתרחש דרך ייצור של conidia conidiophores. היווצרות של conidia קשורה להתמיינותם של תאי הרבייה המתמחים (הפיאלידים).

ייצור קונדיה מתחיל כאשר היפה צמחית מפסיקה לצמוח ונוצרת מחצה. ואז אזור זה מתחיל להתנפח ונוצרת סדרה של ענפים. התא ה apical של הענפים מתבדל לפיאיד שמתחיל להתחלק על ידי מיטוזה כדי להצמיח את הקונדיות.

הקונדיות מפוזרות בעיקר על ידי הרוח. כאשר conidiospores מגיעים לסביבה חיובית, הם נובטים ומולידים את הגוף הצמחתי של הפטרייה.

רבייה מינית

המחקר של השלב המיני ב- P. chrysogenum לא היה קל, מכיוון שתקשורת התרבות המשמשת במעבדה אינה מקדמת התפתחות של מבנים מיניים.

בשנת 2013 הצליחה המיקולוגית הגרמנית ג'וליה בוהם ומשתפי הפעולה לעורר רבייה מינית במין. לשם כך הם הציבו שני גזעים שונים על אגר בשילוב עם שיבולת שועל. הכמוסות הוטלו בחושך בטמפרטורה שבין 15 ° C ל- 27 מעלות צלזיוס.

לאחר זמן דגירה בין חמישה שבועות לשלושה חודשים, נצפתה היווצרות של קליסטוצקיה (אסי מעוגל סגור). מבנים אלה נוצרו באזור המגע בין שני הגזעים.

ניסוי זה הדגים כי רבייה מינית ב- P. chrysogenum הטרוטלית. יש לייצר אסקוגוניום (מבנה נשי) ואנטרידיום (מבנה זכר) משני גזעים שונים.

לאחר היווצרות האסקוגוניום והאנתרידיום, הציטופלסמות (פלסמוגמיה) ואז הגרעינים (קריוגמיה) נתיכים. תא זה נכנס למיוזה ומוליד אסקוספוריות (נבגי מין).

מדיה תרבותית

מושבות בתקשורת תרבותית צומחות במהירות רבה. הם במראה קטיפתי עד קוטוני, עם mycelia לבן בשוליים. המושבות בצבע ירוק-כחלחל ומייצרות אקסודאט שופע צהוב בהיר.

ניחוחות פירותיים מופיעים במושבות, בדומה לאננס. עם זאת, בחלק מהגזעים הריח אינו חזק במיוחד.

פֵּנִיצִילִין

פניצילין הוא האנטיביוטיקה הראשונה ששימשה בהצלחה ברפואה. זה התגלה במקרה על ידי המיקולוג השבדי אלכסנדר פלמינג בשנת 1928.

החוקרת ערכה ניסוי עם חיידקים מהסוג סטפילוקוקוס ואמצעי התרבות היה מזוהם עם הפטרייה. פלמינג הבחין כי במקום בו הפטרייה התפתחה, החיידק לא גדל.

פניצילינים הם אנטיביוטיקה betalקטמית ואלו שמקורם טבעי מסווגים למספר סוגים בהתאם להרכבם הכימי. אלה פועלים בעיקר על חיידקים גראם חיוביים התוקפים את דופן התא שלהם המורכבים בעיקר מפפטידוגליקן.

ישנם כמה מינים של פניציליום המסוגלים לייצר פניצילין, אך P. chrysogenum הוא זה עם הפרודוקטיביות הגבוהה ביותר. הפניצילין המסחרי הראשון הופק בשנת 1941 וכבר בשנת 1943 הוא הצליח להיות מיוצר בקנה מידה גדול.

פניצילינים טבעיים אינם יעילים כנגד כמה חיידקים המייצרים את האנזים פניצילאז. לאנזים זה יכולת להרוס את המבנה הכימי של פניצילין ולהפעיל אותו.

עם זאת, ניתן היה לייצר פניצילינים חצי סינתטיים על ידי שינוי הרכב המרק בו גדל הפניציליום. לאלה יש את היתרון בכך שהם עמידים בפניצילז, ולכן יעילים יותר כנגד כמה פתוגנים.

הפניות

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer ו- U Kück (2013) רבייה מינית והתפתחות זנים מתווכים מסוג הזדווגות בפניצילין- לייצור פטרייה Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken ו- RA Samson (2011) פילוגניות של פניציליון והפרדה של Trichocomaceae לשלוש משפחות. מחקרים במיקולוגיה 70: 1-51.
3. הנק ד.א. אקולוגיה מולקולרית 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) הצעות לשמרנות nomina specifica ודחיות באספרגילוס ובפניציליון (Fungi). טקסון 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) ההיסטוריה של הפניצילין וייצורו בצ'ילה. הכמרית צ'יל. לְהַדבִּיק. 23: 172-176.
6. Roncal, T ו- U Ugalde (2003) השראת השראה בפניציליום. מחקר במיקרוביולוגיה. 154: 539-546.