- ลักษณะทางชีวภาพ
- สัณฐานวิทยา
- วงจรชีวิต
- การประยุกต์ใช้งาน
- ขนมอบและขนมปัง
- อาหารเสริม
- การผลิตเครื่องดื่ม
- เทคโนโลยีชีวภาพ
- อ้างอิง
Saccharomyces cerevisiaeหรือเบียร์ ของ ยีสต์เป็นเชื้อราที่มีหน่วยเดียวที่เป็นของ Ascomycota ประเภทชั้น Hemiascomicete และเพื่อ Saccharomicetales มีลักษณะการกระจายพันธุ์ที่อยู่อาศัยเช่นใบไม้ดอกไม้ดินและน้ำ ชื่อของมันหมายถึงเห็ดน้ำตาลเบียร์เนื่องจากใช้ในการผลิตเครื่องดื่มยอดนิยมนี้
ยีสต์นี้ถูกใช้มานานกว่าศตวรรษในการอบและการต้มเบียร์ แต่ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจกับมันทำให้เป็นแบบจำลองสำหรับการศึกษา
Saccharomyces cerevisiae บนจานวุ้น โดย Rainis Venta จาก Wikimedia Commons
จุลินทรีย์นี้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ปัจจุบันเป็นเชื้อราที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีชีวภาพสำหรับการผลิตอินซูลินแอนติบอดีอัลบูมินและสารอื่น ๆ ที่น่าสนใจสำหรับมนุษยชาติ
จากรูปแบบการศึกษายีสต์นี้ทำให้สามารถอธิบายกลไกระดับโมเลกุลที่เกิดขึ้นระหว่างวัฏจักรของเซลล์ในเซลล์ยูคาริโอตได้
ลักษณะทางชีวภาพ
Saccharomyces cerevisiae เป็นจุลินทรีย์เซลล์เดียวยูคาริโอตรูปร่างกลมสีเขียวอมเหลือง เป็นสารเคมีเนื่องจากต้องใช้สารประกอบอินทรีย์เป็นแหล่งพลังงานและไม่ต้องการแสงแดดในการเจริญเติบโต ยีสต์นี้สามารถใช้น้ำตาลที่แตกต่างกันโดยที่กลูโคสเป็นแหล่งคาร์บอนที่ต้องการ
S. cerevisiae เป็นยาที่ไม่ใช้ออกซิเจนเนื่องจากสามารถเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่ขาดออกซิเจน ในสภาพแวดล้อมนี้กลูโคสจะถูกเปลี่ยนเป็นตัวกลางต่าง ๆ เช่นเอทานอล CO2 และกลีเซอรอล
หลังนี้เรียกว่าการหมักแอลกอฮอล์ ในระหว่างกระบวนการนี้การเจริญเติบโตของยีสต์ไม่มีประสิทธิภาพอย่างไรก็ตามเป็นสื่อที่อุตสาหกรรมใช้กันอย่างแพร่หลายในการหมักน้ำตาลที่มีอยู่ในธัญพืชต่างๆเช่นข้าวสาลีข้าวบาร์เลย์และข้าวโพด
จีโนมของ S. cerevisiae ได้รับการจัดลำดับอย่างสมบูรณ์โดยเป็นสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตตัวแรกที่ทำได้ จีโนมถูกจัดเป็นชุดโครโมโซมเดี่ยว 16 ชุด ยีนประมาณ 5,800 ยีนถูกกำหนดไว้สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน
จีโนมของ S. cerevisiae มีขนาดกะทัดรัดมากซึ่งแตกต่างจากยูคาริโอตอื่น ๆ เนื่องจาก 72% แสดงโดยยีน ภายในกลุ่มนี้มีการระบุประมาณ 708 ว่ามีส่วนร่วมในการเผาผลาญโดยทำปฏิกิริยาประมาณ 1,035 ครั้ง
สัณฐานวิทยา
S. cerevisiae เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเซลล์ของสัตว์และพืช เยื่อหุ้มเซลล์แยกส่วนประกอบของเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกในขณะที่เยื่อหุ้มเซลล์นิวเคลียร์ปกป้องวัสดุทางพันธุกรรม
เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตอื่น ๆ เยื่อไมโทคอนเดรียมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างพลังงานในขณะที่เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) และอุปกรณ์กอลจิมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ไขมันและการปรับเปลี่ยนโปรตีน
แวคิวโอลและเพอรอกซิโซมมีวิถีการเผาผลาญที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหาร ในขณะเดียวกันโครงข่ายโครงร่างที่ซับซ้อนจะทำหน้าที่เป็นตัวรองรับเซลล์และทำให้เซลล์เคลื่อนที่ได้ดังนั้นจึงทำหน้าที่ของโครงร่างโครงกระดูก
เส้นใยแอกตินและไมโอซินของโครงร่างเซลล์ทำงานโดยใช้พลังงานและอนุญาตให้มีการจัดลำดับขั้วของเซลล์ในระหว่างการแบ่งเซลล์
การแบ่งเซลล์นำไปสู่การแบ่งเซลล์แบบไม่สมมาตรส่งผลให้เซลล์ต้นกำเนิดมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ลูกสาว สิ่งนี้พบได้บ่อยในยีสต์และเป็นกระบวนการที่กำหนดให้เป็นรุ่น
S. cerevisiae มีผนังเซลล์ไคตินทำให้ยีสต์มีรูปร่างลักษณะเซลล์ ผนังนี้ป้องกันความเสียหายจากออสโมติกเนื่องจากใช้แรงดัน turgor ทำให้จุลินทรีย์เหล่านี้มีความเป็นพลาสติกบางอย่างภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เป็นอันตราย ผนังเซลล์และเมมเบรนเชื่อมต่อกันด้วยปริภูมิ
วงจรชีวิต
วงจรทางเพศ Saccharomyces cerevisiae ที่มา: Wikimedia Commons
วงจรชีวิตของ S. cerevisiae นั้นคล้ายคลึงกับเซลล์ร่างกายส่วนใหญ่ สามารถมีเซลล์เดี่ยวและเซลล์ซ้ำได้ ขนาดเซลล์ของเซลล์เดี่ยวและเซลล์ซ้ำแตกต่างกันไปตามระยะการเจริญเติบโตและจากสายพันธุ์ไปจนถึงความเครียด
ในระหว่างการเจริญเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลการเพาะเลี้ยงเซลล์เดี่ยวจะทำซ้ำได้เร็วกว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์แบบดิพลอยด์ เซลล์แฮพลอยด์มีตาที่อยู่ติดกับเซลล์ก่อนหน้าในขณะที่เซลล์ซ้ำจะปรากฏที่ขั้วตรงข้าม
การเจริญเติบโตของพืชจะเกิดขึ้นจากการแตกหน่อซึ่งเซลล์ลูกสาวเริ่มเป็นตาจากเซลล์แม่ตามด้วยการแบ่งตัวของนิวเคลียร์การสร้างผนังเซลล์และการแยกเซลล์ในที่สุด
เซลล์ต้นกำเนิดแต่ละเซลล์สามารถก่อตัวได้ประมาณ 20-30 ตาดังนั้นอายุของมันจึงสามารถกำหนดได้จากจำนวนแผลเป็นบนผนังเซลล์
เซลล์ Diploid ที่เติบโตโดยไม่ใช้ไนโตรเจนและไม่มีแหล่งคาร์บอนผ่านกระบวนการไมโอซิสทำให้เกิดสปอร์ 4 ชนิด (ascas) สปอร์เหล่านี้มีความต้านทานสูงและสามารถงอกได้ในอาหารที่อุดมสมบูรณ์
สปอร์อาจเป็นของ a, αหรือทั้งสองกลุ่มผสมพันธุ์ซึ่งคล้ายคลึงกับเพศในสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่า กลุ่มเซลล์ทั้งสองผลิตสารคล้ายฟีโรโมนที่ขัดขวางการแบ่งเซลล์ของเซลล์อื่น
เมื่อกลุ่มเซลล์ทั้งสองนี้มาบรรจบกันแต่ละกลุ่มจะก่อตัวเป็นส่วนยื่นออกมาซึ่งเมื่อรวมเข้าด้วยกันจะนำไปสู่การติดต่อระหว่างเซลล์ในที่สุดก็จะทำให้เกิดเซลล์ซ้ำ
การประยุกต์ใช้งาน
ขนมอบและขนมปัง
S. cerevisiae เป็นยีสต์ที่มนุษย์ใช้มากที่สุด การใช้ประโยชน์หลักอย่างหนึ่งคือการอบและการทำขนมปังเนื่องจากในระหว่างกระบวนการหมักแป้งสาลีจะอ่อนตัวและขยายตัว
อาหารเสริม
ในทางกลับกันยีสต์นี้ถูกใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเนื่องจากประมาณ 50% ของน้ำหนักแห้งประกอบด้วยโปรตีนนอกจากนี้ยังอุดมไปด้วยวิตามินบีไนอาซินและกรดโฟลิก
การผลิตเครื่องดื่ม
ยีสต์นี้เกี่ยวข้องกับการผลิตเครื่องดื่มที่แตกต่างกัน อุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ใช้มันอย่างกว้างขวาง โดยการหมักน้ำตาลที่ประกอบเป็นเมล็ดข้าวบาร์เลย์ทำให้สามารถผลิตเบียร์ซึ่งเป็นเครื่องดื่มยอดนิยมของโลกได้
ในทำนองเดียวกัน S. cerevisiae สามารถหมักน้ำตาลที่มีอยู่ในองุ่นได้โดยผลิตเอทานอลได้ถึง 18% ตามปริมาตรของไวน์
เทคโนโลยีชีวภาพ
ในทางกลับกันจากมุมมองทางเทคโนโลยีชีวภาพ S. cerevisiae เป็นแบบจำลองสำหรับการศึกษาและการใช้งานเนื่องจากเป็นสิ่งมีชีวิตที่เติบโตง่ายเติบโตเร็วและมีการจัดลำดับจีโนม
การใช้ยีสต์นี้ในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพมีตั้งแต่การผลิตอินซูลินไปจนถึงการผลิตแอนติบอดีและโปรตีนอื่น ๆ ที่ใช้โดยยา
ปัจจุบันอุตสาหกรรมยาได้ใช้จุลินทรีย์นี้ในการผลิตวิตามินต่างๆซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโรงงานเทคโนโลยีชีวภาพจึงได้ย้ายโรงงานปิโตรเคมีในการผลิตสารประกอบเคมี
อ้างอิง
- ฮาร์เวลล์, LH, (1974). วัฏจักรของเซลล์ Saccharomyces cerevisiae บทวิจารณ์ทางแบคทีเรีย, 38 (2), หน้า. 164-198.
- Karithia, H. , Vilaprinyo, E. , Sorribas, A. , Alves, R. , (2011). โปรดหนึ่ง, 6 (2): e16015. doi.org.
- Kovačevi M. , M. , (2015). ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและสรีรวิทยาของยีสต์ Saccharomyces cerevisiae เซลล์ที่แตกต่างกันในช่วงชีวิต วิทยานิพนธ์ปริญญาโทสาขาชีวเคมี. คณะเภสัชศาสตร์และชีวเคมีมหาวิทยาลัยซาเกร็บ ซาเกร็บ - โครเอเชีย
- Otero, JM, Cimini, D. , Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L. , Nielsen, J. (2013). ชีววิทยาระบบอุตสาหกรรมของ Saccharomyces cerevisiae ช่วยให้โรงงานผลิตเซลล์กรดซัคซินิกนวนิยาย โปรดหนึ่ง, 8 (1), e54144 http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
- Saito, T. , Ohtani, M. , Sawai, H. , Sano, F. , Saka, A. , Watanabe, D. , Yukawa, M. , Ohya, Y. , Morishita, S. , (2004). ฐานข้อมูลสัณฐานวิทยา Saccharomyces cerevisiae กรดนิวคลีอิก Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
- Shneiter, R. , (2004). พันธุศาสตร์อณูชีววิทยาและเซลล์ของยีสต์ Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.