Saccharomyces cerevisiae Eigenschaften, Morphologie und Lebenszyklus

DieSaccharomyces cerevisiae oder Bierhefe ist eine Art einzelliger Pilz, der an der Kante Ascomicota, der Klasse Hemiascomicete und der Ordnung Saccharomicetales gehört. Es zeichnet sich durch seine breite Verteilung von Lebensräumen wie Blätter, Blumen, Erde und Wasser aus. Sein Name bedeutet Bier Zucker Pilz, weil es bei der Herstellung dieses beliebten Getränkes verwendet wird.

Diese Hefe wird seit mehr als einem Jahrhundert zum Backen und Brauen verwendet, aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts haben Wissenschaftler darauf geachtet und sie zu einem Studienmodell gemacht.

Dieser Mikroorganismus wurde in verschiedenen Industrien weit verbreitet verwendet; Gegenwärtig ist es ein Pilz, der in der Biotechnologie, für die Produktion von Insulin, Antikörpern, Albumin und anderen für die Menschheit interessanten Substanzen weit verbreitet ist.

Als ein Studienmodell hat diese Hefe die molekularen Mechanismen aufgeklärt, die während des Zellzyklus in eukaryotischen Zellen auftreten.

Index

• 1 biologische Eigenschaften
• 2 Morphologie
• 3 Lebenszyklus
• 4 Verwendet
  • 4.1 Gebäck und Brot
  • 4.2 Nahrungsergänzungsmittel
  • 4.3 Herstellung von Getränken
  • 4.4 Biotechnologie
• 5 Referenzen

Biologische Eigenschaften

Saccharomyces cerevisiae ist eine einzellige eukaryotische Mikrobe, kugelig, gelblich-grün. Es ist chemoorganotrop, da es organische Verbindungen als Energiequelle benötigt und kein Sonnenlicht zum Wachstum benötigt. Diese Hefe ist in der Lage, verschiedene Zucker zu verwenden, wobei Glucose die bevorzugte Kohlenstoffquelle ist.

S. cerevisiae ist fakultativ anaerob, da es unter Sauerstoffmangelbedingungen wachsen kann. Unter diesen Umweltbedingungen wird Glucose in verschiedene Zwischenprodukte wie Ethanol, CO2 und Glycerin umgewandelt.

Letzteres ist als alkoholische Gärung bekannt. Während dieses Prozesses ist das Wachstum der Hefe nicht effizient, jedoch ist es das Medium, das in der Industrie weit verbreitet ist, um die in verschiedenen Körnern wie Weizen, Gerste und Mais vorhandenen Zucker zu fermentieren.

Das Genom von S. cerevisiae wurde vollständig sequenziert und ist der erste eukaryotische Organismus, der erreicht wurde. Das Genom ist in einem haploiden Satz von 16 Chromosomen organisiert. Etwa 5800 Gene sind für die Proteinsynthese vorgesehen.

Das Genom von S. cerevisiae ist im Gegensatz zu anderen Eukaryoten sehr kompakt, da 72% durch Gene repräsentiert werden. Innerhalb dieser Gruppe wurden ungefähr 708 als an dem Stoffwechsel teilnehmend identifiziert, wobei ungefähr 1035 Reaktionen durchgeführt wurden.

Morphologie

S. cerevisiae ist ein kleiner einzelliger Organismus, der eng mit den Zellen von Tieren und Pflanzen verwandt ist. Die Zellmembran trennt die Zellbestandteile von der äußeren Umgebung, während die Kernmembran das Erbgut schützt.

Wie in anderen eukaryotischen Organismen ist die mitochondriale Membran an der Energieerzeugung beteiligt, während das endoplasmatische Retikulum (ER) und der Golgi-Apparat an der Synthese von Lipiden und Proteinmodifikation beteiligt sind.

Die Vakuole und die Peroxisomen enthalten Stoffwechselwege, die mit den Verdauungsfunktionen zusammenhängen. In der Zwischenzeit dient ein komplexes Gerüstnetzwerk als zelluläre Unterstützung und ermöglicht die Zellbewegung, wodurch die Funktionen des Zytoskeletts erfüllt werden.

Die Aktin- und Myosinfilamente des Zytoskeletts arbeiten durch den Einsatz von Energie und ermöglichen die polare Ordnung der Zellen während der Zellteilung.

Die Zellteilung führt zur asymmetrischen Teilung der Zellen, was zu einer größeren Stammzelle als die Tochterzelle führt. Dies ist sehr häufig in Hefe und ist ein Prozess, der als Knospung definiert ist.

S. cerevisiae hat eine Zellwand aus Chitin und gibt der Hefe die Zellform, die sie charakterisiert. Diese Wand verhindert osmotische Schäden, da sie Turgor-Druck ausübt, was diesen Mikroorganismen eine gewisse Plastizität unter schädlichen Umweltbedingungen verleiht. Die Zellwand und die Membran sind durch den periplasmatischen Raum verbunden.

Lebenszyklus

Der Lebenszyklus von S. cerevisiae ist ähnlich dem der meisten somatischen Zellen. Es kann haploide und diploide Zellen geben. Die Zellgröße der haploiden und diploiden Zellen variiert je nach Wachstumsphase und Stammbelastung.

Während des exponentiellen Wachstums vermehrt sich die Kultur der haploiden Zellen schneller als die der diploiden Zellen. Die haploiden Zellen haben Knospen, die neben den vorhergehenden erscheinen, während sie in den diploiden Zellen in entgegengesetzten Polen erscheinen.

Das vegetative Wachstum erfolgt durch Sprossung, bei der die Tochterzelle als Ausbruch der Mutterzelle beginnt, gefolgt von der Kernteilung, der Bildung der Zellwand und schließlich der Zellseparation.

Jede Stammzelle kann etwa 20-30 Knospen bilden, so dass ihr Alter durch die Anzahl der Narben in der Zellwand bestimmt werden kann.

Die diploiden Zellen, die ohne Stickstoff und ohne Kohlenstoffquelle wachsen, durchlaufen einen Meiose-Prozess und produzieren vier Sporen (Ascas). Diese Sporen haben eine hohe Resistenz und können in einem reichen Medium keimen.

Die Sporen können die Paarungsgruppe a, α oder beide sein, was in höheren Organismen analog zum Geschlecht ist. Beide Zellgruppen produzieren pheromonähnliche Substanzen, die die Zellteilung der anderen Zelle hemmen.

Wenn diese beiden Zellgruppen gefunden werden, bildet jede eine Art von Protuberanz, die bei der Vereinigung schließlich zu einem interzellulären Kontakt führt, der schließlich eine diploide Zelle erzeugt.

Verwendet

Gebäck und Brot

S. cerevisiae ist die am meisten von Menschen verwendete Hefe. Eine der Hauptnutzungen war das Backen und Brotmachen, da während des Fermentationsprozesses der Weizenteig weich wird und sich ausdehnt.

Nahrungsergänzungsmittel

Auf der anderen Seite wurde diese Hefe als Nahrungsergänzungsmittel verwendet, da etwa 50% des Trockengewichts aus Proteinen besteht und reich an Vitamin B, Niacin und Folsäure ist.

Herstellung von Getränken

Diese Hefe ist an der Herstellung verschiedener Getränke beteiligt. Die Brauindustrie nutzt es weitgehend. Durch die Fermentation der Zucker, aus denen Gerstenkörner bestehen, kann Bier hergestellt werden, ein weltweit beliebtes Getränk.

In gleicher Weise kann S. cerevisiae die in den Trauben vorhandenen Zucker fermentieren und dabei bis zu 18% Ethanol pro Volumen Wein produzieren.

Biotechnologie

Andererseits ist S. cerevisiae aus biotechnologischer Sicht ein Modell für Studium und Anwendung, da es sich um einen leicht kultivierbaren Organismus mit raschem Wachstum handelt, dessen Genom sequenziert wurde.

Die Verwendung dieser Hefe in der biotechnologischen Industrie reicht von der Herstellung von Insulin bis hin zur Herstellung von Antikörpern und anderen Proteinen, die von der Medizin verwendet werden.

Gegenwärtig hat die pharmazeutische Industrie diesen Mikroorganismus bei der Produktion von mehreren Vitaminen verwendet, so dass biotechnologische Fabriken petrochemische Fabriken bei der Herstellung von chemischen Verbindungen verdrängt haben.

Referenzen

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