الفطريات وحيدة الخلية: الوظائف ، الاستخدامات ، التكاثر - مادة الاحياء - 2025

تتكون الفطريات أحادية الخلية من خلية واحدة وخمائر ، وجميع أنواع الفطريات الأخرى متعددة الخلايا. الخميرة هي أعضاء وحيدة الخلية من الفطريات وتوجد عادة في خميرة الخباز والبيرة.

تعتبر من أوائل الكائنات الحية المدجنة المعروفة للإنسان ويمكن العثور عليها بشكل طبيعي في جلود بعض الثمار الناضجة.

الخميرة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة بشكل فردي ، ولكن يمكن رؤيتها في مجموعات كبيرة من الفاكهة وعلى الأوراق كمادة مسحوقية بيضاء. بعض الخمائر هي من مسببات الأمراض الخفيفة إلى الخطيرة للإنسان والحيوانات الأخرى ، وخاصة المبيضات البيض ، والنسيج ، والمتفجرات.

باعتبارها كائنًا وحيد الخلية ، تتطور خلايا الخميرة بسرعة إلى مستعمرات ، وغالبًا ما يتضاعف حجمها في غضون 75 دقيقة إلى ساعتين. علاوة على ذلك ، فهي كائنات حقيقية النواة لا تستطيع الحصول على احتياجاتها الغذائية عن طريق التمثيل الضوئي وتتطلب شكلاً مخفضًا من الكربون كمصدر للغذاء.

تلعب الخميرة دورًا مهمًا في الصناعة ، لا سيما في مناطق الطعام والبيرة. تحصل خميرة البيرة على اسمها من استخدامها كعامل تخمير في صناعة التخمير.

ثاني أكسيد الكربون المنتج أثناء عملية تخمير Saccharomyces cerevisiae (في البيرة اللاتينية) ، هو أيضًا عامل خميرة يستخدم بشكل متكرر في صناعة الخبز والسلع المخبوزة الأخرى.

وظيفة الفطريات وحيدة الخلية

تمتلك الكائنات أحادية الخلية مجموعة متنوعة من الوظائف ، على الرغم من أنها تحتاج عمومًا إلى تجميع جميع العناصر الغذائية اللازمة للخلية للبقاء على قيد الحياة ، حيث يجب على الكائن الحي تنفيذ جميع العمليات حتى تعمل الخلية وتتكاثر.

إنها مقاومة بشكل عام لدرجات الحرارة القصوى ، وهذا يعني أنها قادرة على البقاء في درجات حرارة شديدة الحرارة أو شديدة البرودة.

الفطريات وحيدة الخلية ، مثل الخميرة والعفن ، لها هدف. إلى جانب استخدامه في صنع المخبوزات مثل الخبز وفي إنتاج البيرة والنبيذ ، فإن له أيضًا وظيفة مهمة في تحطيم المواد الميتة.

التكاثر

كما ذكرنا ، الخمائر هي كائنات حقيقية النواة. يبلغ قطرها عادة حوالي 0.075 مم (0.003 بوصة). تتكاثر معظم الخمائر لاجنسيًا في مهدها: تبرز نتوء صغير من خلية جذعية ، ويتضخم ، وينضج ، ويسقط.

تتكاثر بعض الخمائر عن طريق الانشطار ، وتنقسم الخلايا الجذعية إلى خليتين متساويتين. Torula هو جنس من الخمائر البرية غير الكاملة ، ولا تشكل أبدًا جراثيم جنسية.

بيئة طبيعية

الخمائر منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة مع مجموعة واسعة من الموائل. توجد عادة على أوراق النباتات والزهور والفواكه ، وكذلك في التربة.

توجد أيضًا على سطح الجلد وفي المسالك المعوية للحيوانات ذوات الدم الحار ، حيث يمكنها العيش بشكل تكافلي أو كطفيليات.

عادة ما يكون سبب ما يسمى "عدوى الخميرة" المبيضات البيض. إلى جانب كونها العامل المسبب للالتهابات المهبلية ، فإن المبيضات هي أيضًا سبب طفح الحفاضات والقلاع في الفم والحلق.

إستخدام تجاري

في الإنتاج التجاري ، يتم تغذية سلالات الخميرة المختارة بمحلول من الأملاح المعدنية والدبس والأمونيا. عندما يتوقف النمو ، يتم فصل الخميرة عن المحلول المغذي وغسلها وتعبئتها.

تُباع خميرة الخبز في كعكات مضغوطة تحتوي على نشا أو تُجفف في شكل حبيبات ممزوجة بدقيق الذرة.

يمكن تناول خميرة البيرة والخميرة الغذائية كمكملات فيتامين. الخميرة التجارية عبارة عن 50٪ بروتين وهي مصدر غني بالفيتامينات B1 و B2 والنياسين وحمض الفوليك.

الاهتمام العلمي

الخميرة هي محور الدراسة للباحثين في جميع أنحاء العالم ، واليوم هناك الآلاف من المقالات العلمية.

يرجع هذا الاهتمام إلى حقيقة أن هذه الفطريات أحادية الخلية هي كائن حي سريع النمو في قارورة يمكن التلاعب بحمضها النووي بسهولة ، مع توفير نظرة ثاقبة للعمليات البيولوجية البشرية الأساسية ، بما في ذلك المرض.

علاوة على ذلك ، نظرًا لأنها كائنات وحيدة الخلية ، فمن السهل دراستها ولديها تنظيم خلوي مشابه لتلك الموجودة في الكائنات الحية الأعلى ومتعددة الخلايا مثل البشر ، أي أن لديها نواة وبالتالي فهي حقيقية النواة.

هذا التشابه في التنظيم الخلوي بين الخميرة وحقيقيات النوى الأعلى يُترجم إلى أوجه تشابه في عملياتها الخلوية الأساسية ، لذلك غالبًا ما توفر الاكتشافات التي تم إجراؤها في الخميرة أدلة مباشرة أو غير مباشرة حول كيفية عمل العمليات البيولوجية في الخميرة. الكائنات البشرية.

من ناحية أخرى ، تتكاثر الفطريات أحادية الخلية بسرعة ويسهل معالجتها وراثيًا. هناك أيضًا خرائط جينية وطرق محددة جيدًا للخميرة أعطت الباحثين رؤيتهم الأولى في الجينوم وتنظيمه ، وكانت تتويجًا للدراسات الجينية التي تعود إلى النصف الأول من القرن العشرين.

في الواقع ، نظرًا لأن جين الخميرة يشبه في تسلسل الحمض النووي الجين البشري ، فإن المعلومات التي حصل عليها العلماء في دراساتهم قد قدمت أدلة قوية حول دور هذه الجينات في البشر.

الاكتشافات التاريخية

يُعتقد أن الخميرة قد استخدمت ككائن حي دقيق صناعي لآلاف السنين واستخدم المصريون القدماء تخميرها لتربية الخبز.

توجد أحجار طحن وغرف خبز ورسومات لما يُعتقد أنه مخابز يعود تاريخها إلى آلاف السنين ، وحتى الحفريات الأثرية كشفت عن أواني مفترضة بها بقايا نبيذ.

وفقًا للتاريخ ، تم تصور هذه الفطريات وحيدة الخلية لأول مرة في عدسات عالية الجودة في حوالي عام 1680 بواسطة أنتوني فان ليفينهوك.

ومع ذلك ، فقد اعتقد أن هذه الكريات عبارة عن جزيئات نشا من الحبوب المستخدمة في صنع نقيع الشعير (المستخلص السائل المستخدم في التخمير) ، بدلاً من خلايا الخميرة للتخمير.

لاحقًا ، في عام 1789 ، ساهم الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه في فهم التفاعلات الكيميائية الأساسية اللازمة لإنتاج الكحول من قصب السكر.

تم تحقيق ذلك بتقدير نسبة المواد الأولية والمنتجات (الإيثانول وثاني أكسيد الكربون) بعد إضافة معجون الخميرة. ومع ذلك ، في ذلك الوقت كان يُعتقد أن الخميرة كانت موجودة ببساطة لبدء التفاعل بدلاً من أن تكون حرجة طوال العملية.

في عام 1815 ، طور الكيميائي الفرنسي جوزيف لويس جاي لوساك طرقًا للحفاظ على عصير العنب في حالة غير مخمرة واكتشف أن إدخال الخميرة (التي تحتوي على الخميرة) كان ضروريًا لتحويل المواد غير المخمرة ، مما يدل على أهمية الخميرة للتخمير الكحولي.

في وقت لاحق ، استخدم Charles Cagniard de la Tour في عام 1835 مجهرًا ذا قوة أعلى لإثبات أن الخمائر كانت كائنات وحيدة الخلية ومضاعفة بالانتشار.

بحلول خمسينيات القرن التاسع عشر اكتشف لويس باستير أن المشروبات المخمرة نتجت عن تحويل الجلوكوز إلى إيثانول عن طريق الخميرة وعرّف التخمير بأنه "تنفس بلا تهوية".

من أجل اكتشاف zymase ، استخدم Eduard Buchner في أواخر القرن التاسع عشر مستخلصات خالية من الخلايا تم الحصول عليها عن طريق طحن الخميرة ، وهي مجموعة من الإنزيمات التي تعزز أو تحفز التخمير. حصل على جائزة نوبل عام 1907 عن هذا البحث.

بين عامي 1933 و 1961 ، ابتكر Ojvind Winge المعروف باسم "والد علم الوراثة الخميرة" ، جنبًا إلى جنب مع زميله Otto Laustsen تقنيات للتعامل مع الخميرة الدقيقة وبالتالي التمكن من التحقيق فيها وراثيًا.

منذ ذلك الحين أجرى العديد من العلماء الآخرين أبحاثًا رائدة وحصل بعضهم على جائزة نوبل لاكتشافاتهم المهمة ، بما في ذلك: الدكتور ليلاند هارتويل (2001) ؛ د. روجر كورنبرج (2006) ؛ الأطباء إليزابيث بلاكبيرن وكارول جريدر وجاك زوستاك (2009) ومؤخراً الأطباء راندي شيكمان وجيمس روثمان وتوماس سودهوف (2013) والدكتور يوشينوري أوسومي (2016).

المراجع

1. محررو Encyclopædia Britannica (2017). خميرة. Encyclopædia Britannica، Inc. تم الاسترجاع من: global.britannica.com.
2. كيت جي (2015). أحادي الخلية أم متعدد الخلايا؟ المرح مع الفطريات. تم الاسترجاع من: funwithfungus.weebly.com.
3. محررو ويكيبيديا (2017). كائن وحيد الخلية. ويكيبيديا، الموسوعة الحرة. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. طاقم العمل المرجعي (2016). ما هي الفطريات وحيدة الخلية؟ مرجع. تم الاسترجاع من: reference.com.
5. باري ستار (2016). فطر وحيد الخلية. جامعة ستانفورد. تم الاسترجاع من: yeastgenome.org.