Caratteristiche, morfologia e ciclo vitale di Saccharomyces cerevisiae

ilSaccharomyces cerevisiae o il lievito di birra è una specie di fungo unicellulare che appartiene al bordo Ascomicota, alla classe Hemiascomicete e all'ordine Saccharomicetales. È caratterizzato dalla sua ampia distribuzione di habitat, come foglie, fiori, suolo e acqua. Il suo nome significa birra zucchero fungo, perché è usato durante la produzione di questa bevanda popolare.

Questo lievito è stato usato per più di un secolo nella cottura e nella preparazione della birra, ma è stato all'inizio del 20 ° secolo che gli scienziati hanno prestato attenzione ad esso, trasformandolo in un modello di studio.

Questo microrganismo è stato ampiamente utilizzato in diversi settori; Attualmente è un fungo ampiamente utilizzato nelle biotecnologie, per la produzione di insulina, anticorpi, albumina e altre sostanze di interesse per l'umanità.

Come modello di studio, questo lievito ha chiarito i meccanismi molecolari che si verificano durante il ciclo cellulare nelle cellule eucariotiche.

indice

• 1 caratteristiche biologiche
• 2 morfologia
• 3 Ciclo di vita
• 4 usi
  • 4.1 Pasticcini e pane
  • 4.2 Integratore alimentare
  • 4.3 Fabbricazione di bevande
  • 4.4 Biotecnologia
• 5 riferimenti

Caratteristiche biologiche

Saccharomyces cerevisiae è un microbo eucariotico unicellulare, globoso, di colore verde giallastro. È chemioorganotrofico, poiché richiede composti organici come fonte di energia e non richiede la crescita della luce solare. Questo lievito è in grado di utilizzare zuccheri diversi, con il glucosio come fonte di carbonio preferita.

S. cerevisiae è facoltativa anaerobica, poiché è in grado di crescere in condizioni di carenza di ossigeno. Durante questa condizione ambientale, il glucosio viene convertito in diversi intermedi come etanolo, CO2 e glicerolo.

Quest'ultimo è noto come fermentazione alcolica. Durante questo processo, la crescita del lievito non è efficiente, tuttavia, è il terreno ampiamente utilizzato dall'industria per fermentare gli zuccheri presenti in diversi cereali come grano, orzo e mais.

Il genoma di S. cerevisiae è stato completamente sequenziato, essendo il primo organismo eucariotico da raggiungere. Il genoma è organizzato in un insieme aploide di 16 cromosomi. Circa 5800 geni sono destinati alla sintesi proteica.

Il genoma di S. cerevisiae è molto compatto, a differenza degli altri eucarioti, poiché il 72% è rappresentato da geni. All'interno di questo gruppo, circa 708 sono stati identificati come partecipanti al metabolismo, eseguendo circa 1035 reazioni.

morfologia

S. cerevisiae è un piccolo organismo unicellulare strettamente correlato alle cellule di animali e piante. La membrana cellulare separa i componenti cellulari dall'ambiente esterno, mentre la membrana nucleare protegge il materiale ereditario.

Come in altri organismi eucarioti, la membrana mitocondriale è coinvolta nella generazione di energia, mentre il reticolo endoplasmatico (ER) e l'apparato di Golgi sono coinvolti nella sintesi dei lipidi e nella modificazione delle proteine.

Il vacuolo e i perossisomi contengono vie metaboliche legate alle funzioni digestive. Nel frattempo, una complessa rete di scaffold funge da supporto cellulare e consente il movimento delle cellule, svolgendo così le funzioni del citoscheletro.

I filamenti di actina e miosina del citoscheletro funzionano attraverso l'uso di energia e consentono l'ordinamento polare delle cellule durante la divisione cellulare.

La divisione cellulare porta alla divisione asimmetrica delle cellule, risultando in una cellula staminale più grande rispetto alla cellula figlia. Questo è molto comune nel lievito ed è un processo definito come in erba.

S. cerevisiae ha una parete cellulare di chitina, dando al lievito la forma cellulare che la caratterizza. Questo muro previene il danno osmotico poiché esercita una pressione di turgore, fornendo a questi microrganismi una certa plasticità in condizioni ambientali dannose. La parete cellulare e la membrana sono collegate dallo spazio periplasmico.

Ciclo di vita

Il ciclo vitale di S. cerevisiae è simile a quello della maggior parte delle cellule somatiche. Ci possono essere cellule aploidi e diploidi. La dimensione cellulare delle cellule aploide e diploide varia a seconda della fase di crescita e della tensione nel ceppo.

Durante la crescita esponenziale, la coltura delle cellule aploide si riproduce più velocemente di quella delle cellule diploidi. Le cellule aploidi hanno gemme che appaiono adiacenti alle precedenti, mentre nelle cellule diploidi compaiono in poli opposti.

La crescita vegetativa avviene per gemmazione, in cui la cellula figlia inizia come un focolaio della cellula madre, seguita dalla divisione nucleare, dalla formazione della parete cellulare e infine dalla separazione cellulare.

Ogni cellula staminale può formare circa 20-30 gemme, quindi la sua età può essere determinata dal numero di cicatrici nella parete cellulare.

Le cellule diploidi che crescono senza azoto e senza fonte di carbonio subiscono un processo di meiosi, producendo quattro spore (ascas). Queste spore hanno un'alta resistenza e possono germinare in un terreno ricco.

Le spore possono essere il gruppo di accoppiamento a, α o entrambi, essendo analogo al sesso negli organismi superiori. Entrambi i gruppi cellulari producono sostanze simili ai feromoni che inibiscono la divisione cellulare dell'altra cellula.

Quando questi due gruppi di cellule vengono trovati, ognuno forma una sorta di protuberanza che, quando si verifica l'unione, alla fine, un contatto intercellulare produce infine una cellula diploide.

applicazioni

Pasticceria e pane

S. cerevisiae è il lievito più usato dagli esseri umani. Uno degli usi principali è stato nella cottura e nella panificazione, poiché durante il processo di fermentazione, l'impasto di grano si ammorbidisce e si espande.

Integratore alimentare

D'altra parte, questo lievito è stato usato come integratore alimentare, perché circa il 50% del suo peso secco è costituito da proteine, è anche ricco di vitamina B, niacina e acido folico.

Fabbricazione di bevande

Questo lievito è coinvolto nella produzione di bevande diverse. L'industria della birra lo usa ampiamente. Attraverso la fermentazione degli zuccheri che compongono i chicchi d'orzo, si può produrre birra, una bevanda popolare in tutto il mondo.

Allo stesso modo, S. cerevisiae può fermentare gli zuccheri presenti nell'uva, producendo fino al 18% di etanolo per volume di vino.

biotecnologia

D'altra parte, dal punto di vista biotecnologico, S. cerevisiae, è stato un modello di studio e di utilizzo, perché è un organismo di facile coltivazione, di rapida crescita e il cui genoma è stato sequenziato.

L'uso di questo lievito da parte dell'industria biotecnologica va dalla produzione di insulina alla produzione di anticorpi e altre proteine ​​utilizzate dalla medicina.

Attualmente, l'industria farmaceutica ha utilizzato questo microrganismo nella produzione di diverse vitamine, così che le fabbriche biotecnologiche hanno spostato le fabbriche petrolchimiche nella produzione di composti chimici.

riferimenti

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