Mikrobai: Saccharomyces cerevisiae

http://danielseobiodiversity.blogspot.lt/

Atėjo laikas dar vienam "Mikrobų" skyrelio įrašui ir šį kartą apie blog'e ne kartą minėtas, greičiausiai daugumai žinomas, bei mikrobą, su kuriuo bandau susidraugauti daugiau - Saccharomyces cerevisiae mieles (beje, šį lotynišką pavadinimą turėjome išmokti parašyti be klaidų).

 

Saccharomyces cerevisiae yra eukariotiniai mikrobai, tiksliau, apvalios formos, gelsvai žalsvos mielės. Natūralūs mielių kamienai randami ant augalų paviršiaus, virškinamajame trakte, ant vabzdžių, šiltakraujų gyvūnų paviršiaus ir visų pasaulio regionų (net ir vandeningų) dirvožemyje. Dažniausiai jos randamos aplinkoje, kurioje gali vykti fermentacija, pavyzdžiui, vaisių paviršiuose, rūsiuose ir fermentacijos procesuose naudojamoje įrangoje.

https://breadcakesandale.wordpress.com/tag/saccharomyces-cerevisiae/

S. cerevisiae geriausiai žinoma dėl naudojimo maisto pramonėje. Jos yra būtinos fermentacijos procesuose, kai cukrus yra paverčiamas į alkoholį. Jos taip pat naudojamos kepime, kadangi atlieka rūgimo procesą – į aplinką išleisdamos dujas, mielės duonai ir pyragams suteikia minkštą tekstūrą. Nuo senų laikų žmonės naudoja mieles fermentacijos procesams. Archeologai rado fermentuotą gėrimą puode, Kinijoje, kuris buvo pagamintas 7000 m. pr. Kr.!

Mielių rūšių išskyrimas prasidėjo 1938 m. Kalifornijoje, kai Emil Mrak išskyrė mieles iš supuvusių figų. Dėl unikalaus dauginimosi ciklo, Robert Mortimer sukryžmino išskirtą figų kamieną su kitais mielių kamienais, gautais įvairių tyrimų metu. Jis sukūrė naują kamieną, kurį pavadino S288c. Įdomu tai, kad šį kamieną panaudojo kaip tėvinį mutantinių kamienų, dabar naudojamų tyrimuose, gavimui. Be to, šis kamienas buvo panaudotas S. cerevisiae genomo sekvenavimui.

S. cerevisiae yra laikomas modeliniu organizmu. Pagrindinis jų privalumas – jos yra vienaląsčiai, eukariotiniai organizmai. Kadangi jos yra eukariotės, dauguma mielių genų ir baltymų turi žmogaus homologus. Be to, geresnis mielių genomo supratimas taip pat leistų geriau suprasti žmogaus genomą. Kitas privalumas yra greitas jų augimas. Optimaliomis sąlygomis, tinkamoje terpėje mielės dauginasi kas 90 minučių. Jų kolonijos vizualiai matomos po 2-3 parų nuo perkėlimo ant šviežios terpės. Kadangi yra žinomas visas mielių genomas, jas galima pritaikyti įvairiuose tyrimuose, ypač kai turi būti naudojamos eukariotinės ląstelės sistemos ir prokariotai (bakterijos) tyrimams yra netinkami.

https://www.researchgate.net/figure/308144762

Saccharomyces cerevisiae turi dvi formas – haploidinė (turi pusę genų rinkinio) ir diploidinė (turi visą genų rinkinį). Dažniausiai jos būna diploidinės formos. Diploidai yra 5-6µm skersmens elipsės, o haploidai yra labiau apvalūs ir kiek mažesni, apie 4µm skersmens. Eksponentinėje augimo fazėje haploidinės ląstelės dauginasi greičiau nei diploidinės. Tiek haploidinės, tiek diploidinės ląstelės gali daugintis nelytiniu būdu, vadinamu pumpuravimusi, kai dukterinė ląstelė susiformuoja iš motininės ląstelės (lyg besiformuojantis pumpuras). Įdomu tai, kad po pumpuravimosi ląstelės paviršiuje lieka randas, todėl pagal randų skaičių galima suskaičiuoti, kiek kartų ląstelė pumpuravo.

Be pumpuravimosi, diplodinės ląstelės gali daugintis lytiniu, mejozės, būdu, vadinamu sporuliacija, kadangi susidaro keturios haploidinės sporos. Haploidinės sporos gali būti dviejų tipų – a ir α. Šios sporos gali pumpuruotis ir susidaro dar daugiau haploidinių sporų. a ir α ląstelės kryžminasi tarpusavyje (tai lyg skirtingos gyvūnų lytys), sudarydamos diploidinę mielių ląstelę.

S. cerevisiae kamienai yra atskiriami pagal haploidinės stadijos skirtumus. Heterotalinių kamienų sporos negali pumpuruotis ir jų poravimosi tipas nesikeičia, o homotalinių kamienų sporos, turinčios HO geną, augdamos gali keisti poravimosi tipą. Kaip jau minėjau, natūralioje aplinkoje mielės dažniausiai būna diploidinės formos, tačiau sporuliaciją galima iššaukti, jei mielės auga terpėje, kurioje mažai anglies ar azoto šaltinių, arba azoto šaltinių išvis nėra. Sporos taip pat yra atsparesnės įvairioms sąlygoms, pavyzdžiui, aukštesnei temperatūrai.

https://www.78stepshealth.us/life-history-2/info-bvz.html

Kaip ir visos eukariotinės ląstelės, mielės turi membrana apgaubtas organeles. Jų chromosomos yra branduolyje bei ląsteliniam kvėpavimui atlikti naudoja mitochondrijas. Kaip ir visų grybelių, ląstelės forma priklauso nuo jų sienelės. Ląstelės sienelė apsaugo ląstelę nuo aplinkos poveikių bei osmotinio slėgio pokyčių. Vidinėje ląstelės sienelės pusėje gausu β-gliukanų (angliavandeniai), o išorinėje pusėje – mananų (baltymai). Ląstelės sienelės sudėtyje taip pat yra chitino (angliavandenis).

S. cerevisiae gali gyventi tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis. Kai aplinkoje yra deguonis, mielės atlieka aerobinį ląstelinį kvėpavimą, kai iš gliukozės susidaro CO2 ir ATP. Kai aplinkoje trūksta deguonies, mielės energijos gauna tik iš glikolizės, o cukrūs yra verčiami į etanolį – mažesnės išeigos procesas. Pagrindinis anglies ir energijos šaltinis yra gliukozė. Kai aplinkoje yra didelis kiekis gliukozės, aerobinio ląstelinio kvėpavimo fermentai yra nuslopinami (mielės neatlieka šio kvėpavimo), o vietoje jo, vykdoma fermentacija. Kaip anglies šaltinį mielės gali naudoti ir kitus cukrus (ne tik gliukozę) – naudodamos fermentą invertazę sacharozę verčia į gliukozę bei fruktozę, o naudodamos fermentą manazę maltozę skaido į dvi gliukozės molekules.

Apie kokį mikrobą norėtumėte sužinoti kitą kartą? Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:

• https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Saccharomyces_cerevisiae