- מאפיינים ביולוגיים
- מוֹרפוֹלוֹגִיָה
- מעגל החיים
- יישומים
- מאפים ולחם
- תוסף תזונה
- ייצור משקאות
- ביוטכנולוגיה
- הפניות
שמר האפייה או הבירה של שמרים הם פטריית unicellular השייכים לזן פטריות שק, מעמד Hemiascomicete ואת הסדר Saccharomicetales. הוא מאופיין בהתפלגות בתי הגידול הרחבים שלו, כמו עלים, פרחים, אדמה ומים. פירוש שמו הוא פטריית סוכר בירה, מכיוון שהוא משמש במהלך ייצור המשקה הפופולרי הזה.
שמרים זה שימש כבר יותר ממאה שנים באפייה ובבישול, אך בראשית המאה העשרים הקדישו מדענים זאת, מה שהפך אותו למודל למחקר.
Saccharomyces cerevisiae על צלחת אגר. מאת Rainis Venta, מ- Wikimedia Commons
מיקרואורגניזם זה נעשה שימוש נרחב בתעשיות שונות; זהו כיום פטריה הנמצאת בשימוש נרחב בביוטכנולוגיה, לייצור אינסולין, נוגדנים, אלבומין, בין חומרים אחרים המעניינים את האנושות.
כמודל מחקר, שמרים אלו אפשרו להבהיר את המנגנונים המולקולריים המתרחשים במהלך מחזור התא בתאים אוקריוטיים.
מאפיינים ביולוגיים
Saccharomyces cerevisiae הוא חיידק חד תאיים אוקריוטי, כדור בצורתו, ירוק צהבהב. זה כימורגנוטרופי, מכיוון שהוא זקוק לתרכובות אורגניות כמקור אנרגיה ואינו דורש אור שמש כדי לצמוח. שמרים אלו מסוגלים להשתמש בסוכרים שונים, כאשר הגלוקוז הוא מקור הפחמן המועדף.
S. cerevisiae הוא אנאירובי פקולטטיבי, מכיוון שהוא מסוגל לצמוח בתנאים חסרי חמצן. במהלך מצב סביבתי זה, גלוקוזה מומרת לביניים שונים כמו אתנול, CO2 וגליצרול.
האחרון מכונה תסיסה אלכוהולית. במהלך תהליך זה גידול השמרים אינו יעיל, אולם זהו המדיום המשמש בתעשייה באופן נרחב לתסיסת הסוכרים הקיימים בדגנים שונים כמו חיטה, שעורה ותירס.
הגנום של S. cerevisiae עבר סדרה מוחלטת, בהיותו האורגניזם האוקריוטי הראשון שהושג. הגנום מסודר למערך מורכב של 16 כרומוזומים. כ -5,800 גנים מיועדים לסינתזת חלבון.
הגנום של S. cerevisiae הוא קומפקטי מאוד, בניגוד לאיקריוטים אחרים, שכן 72% מיוצגים על ידי גנים. בקבוצה זו זוהו כ- 708 כמשתתפים במטבוליזם, וביצעו כ- 1035 תגובות.
מוֹרפוֹלוֹגִיָה
S. cerevisiae הוא אורגניזם קטן חד תאיים הקשור קשר הדוק לתאים של בעלי חיים וצמחים. קרום התא מפריד בין המרכיבים התאיים מהסביבה החיצונית ואילו הקרום הגרעיני מגן על החומר התורשתי.
כמו באורגניזמים אקולוגיים אחרים, הקרום המיטוכונדריאלי מעורב בייצור אנרגיה, ואילו הריקולום האנדופלמזי (ER) ומנגנון גולגי מעורבים בסינתזת שומנים ושינוי חלבון.
הוואקסול והפרוקסיסומים מכילים מסלולי מטבוליות הקשורים לתפקודי העיכול. בינתיים, רשת פיגומים מורכבת פועלת כתמיכה בתאים ומאפשרת תנועת תאים, ובכך מבצעת את הפונקציות של שלד הציטוס.
חוטי האקטין והמיוזין של שלד הציטוס עוברים על ידי ניצול אנרגיה ומאפשרים סידור קוטבי של תאים במהלך חלוקת תאים.
חלוקת תאים מובילה לחלוקה א-סימטרית של התאים, וכתוצאה מכך תא גזע גדול יותר מתא התא. זה נפוץ מאוד בשמרים והוא תהליך שמוגדר כנץ.
ל- S. cerevisiae יש קיר תאי צ'יטין, המעניק לשמרים את צורת התא האופיינית לו. קיר זה מונע נזק אוסמוטי מכיוון שהוא מפעיל לחץ של תורגור, ומספק למיקרואורגניזמים אלה פלסטיות מסוימת בתנאים סביבתיים מזיקים. דופן התא והממברנה קשורים זה לזה על ידי המרחב הפריפלזמי.
מעגל החיים
מחזור מיני Saccharomyces cerevisiae. מקור: Wikimedia Commons
מחזור החיים של S. cerevisiae דומה לזה של רוב התאים הסומטיים. יכולות להיות תאים דיפלואידים. גודל התא של תאים חצובים ודיפלואידים משתנה בהתאם לשלב הגידול וממתח למתח.
במהלך צמיחה אקספוננציאלית, תרבות תאים haploid מתרבה במהירות רבה יותר מאשר תרבית תאים דיפלואידים. לתאים של הפלואיד ניצנים שנראים צמודים לקודמים, ואילו תאים דיפלואידים מופיעים בקטבים מנוגדים.
צמיחה צמחית מתרחשת על ידי ניצנים, בהם התא הבת מתחיל כניצוץ מתא האם, ואחריו חלוקה גרעינית, היווצרות דופן התא ולבסוף הפרדת תאים.
כל תא גזע יכול להיווצר בערך 20-30 ניצנים, ולכן ניתן לקבוע את גילו לפי מספר הצלקות על דופן התא.
תאים דיפלואידים הגדלים ללא חנקן וללא מקור פחמן עוברים תהליך של מיוזה, ומייצרים ארבע נבגים (מיימת). נבגים אלה בעלי עמידות גבוהה ויכולים לנבוט במדיום עשיר.
הנבגים יכולים להיות מקבוצת a, α או משתי הקבוצות המתאימות, וזה מקביל למין באורגניזמים גבוהים יותר. שתי קבוצות התאים מייצרות חומרים דמויי פרומון המעכבים את חלוקת התאים של התא האחר.
כששתי קבוצות התאים הללו נפגשות, כל אחת מהן יוצרת סוג של בליטה שכאשר היא מצטרפת מובילה בסופו של דבר למגע בין-תאי, ובסופו של דבר מייצרת תא דיפלואידי.
יישומים
מאפים ולחם
S. cerevisiae הוא השמרים הנפוצים ביותר על ידי בני אדם. אחד השימושים העיקריים היה בתחום האפייה והכנת הלחם, מכיוון שבתהליך התסיסה בצק החיטה מתרכך ומתרחב.
תוסף תזונה
מצד שני, שמרים זה שימש כתוסף תזונה, מכיוון שכ- 50% ממשקלו היבש מורכב מחלבונים, הוא עשיר גם בוויטמין B, ניאצין וחומצה פולית.
ייצור משקאות
שמרים אלה מעורבים בייצור משקאות שונים. תעשיית הבישול משתמשת בה רבות. על ידי תסיסת הסוכרים המרכיבים את גרגרי השעורה, ניתן לייצר בירה, משקה פופולרי עולמי.
באופן דומה, S. cerevisiae יכול לתסיס את הסוכרים הקיימים בענבים, ולייצר עד 18% אתנול בנפח יין.
ביוטכנולוגיה
מצד שני, מנקודת המבט הביוטכנולוגית, S. cerevisiae היה מודל למחקר ושימוש, מכיוון שמדובר באורגניזם שקל לגדל אותו, גדל במהירות וגנום שלו הותאם ברצף.
השימוש בשמרים אלה על ידי תעשיית הביוטכנולוגיה נע בין ייצור אינסולין לייצור נוגדנים וחלבונים אחרים המשמשים את הרפואה.
נכון לעכשיו, תעשיית התרופות השתמשה במיקרואורגניזם זה בייצור ויטמינים שונים, וזו הסיבה שמפעלים ביוטכנולוגיים עקרו מפעלים פטרוכימיים בייצור תרכובות כימיות.
הפניות
- הארוול, ל.ה., (1974). מחזור תאי Saccharomyces cerevisiae. ביקורות בקטריולוגיות, 38 (2), עמ '. 164-198.
- Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
- Kovačević, M., (2015). מאפיינים מורפולוגיים ופיזיולוגיים של התאים Saccharomyces cerevisiae שונים זה מזה לאורך החיים. עבודת תואר שני בביוכימיה. הפקולטה לרוקחות וביוכימיה, אוניברסיטת זאגרב. זאגרב-קרואטיה.
- Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). ביולוגיה של מערכות תעשייתיות של Saccharomyces cerevisiae מאפשרת מפעל תאים חומצי סוכרתי חדשני. PLoS ONE, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
- סאיטו, ט., אוהטני, מ., סוואי, ח., סנו, פ., סאקה, א., ווטנבה, ד., יוקאווה, מ., אוחיה, י., מורישיטה, ש., (2004). מסד נתונים מורפולוגי של Saccharomyces cerevisiae. חומצות גרעין, 32, עמ '. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
- שנייטר, ר., (2004). גנטיקה, ביולוגיה מולקולרית ותאית של שמרים. Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.