PENICILLIUM CHRYSOGENUM: الخصائص ، التشكل ، الموائل - مادة الاحياء - 2025

يعتبر Penicillium chrysogenum أحد أنواع الفطريات الأكثر استخدامًا في إنتاج البنسلين. هذا النوع ضمن جنس البنسليوم من عائلة الرشاشيات من Ascomycota.

يتميز بأنه فطر خيطي ، مع خيوط حاجزة. عندما تزرع في المختبر ، تنمو مستعمراتها بسرعة. إنها مخملية إلى قطنية المظهر ولونها أخضر مزرق.

Penicillium chrysogenum، syn. البنسليوم نوتاتوم. بواسطة Crulina 98 ، من ويكيميديا ​​كومنز

الخصائص العامة

P. chrysogenum هو نوع من الأنواع الرمية. إنه قادر على تكسير المواد العضوية لإنتاج مركبات الكربون البسيطة التي يستخدمها في نظامه الغذائي.

هذا النوع موجود في كل مكان (يمكن العثور عليه في أي مكان) ومن الشائع العثور عليه في الأماكن المغلقة أو الأرض أو المرتبطة بالنباتات. كما أنها تنمو على الخبز وتنتشر جراثيمها في الغبار.

يمكن أن تسبب جراثيم P. chrysogenum حساسية في الجهاز التنفسي وردود فعل جلدية. يمكن أن ينتج أيضًا أنواعًا مختلفة من السموم التي تؤثر على البشر.

إنتاج البنسلين

أفضل استخدام معروف لهذا النوع هو إنتاج البنسلين. اكتشف ألكسندر فليمنج هذا المضاد الحيوي لأول مرة في عام 1928 ، على الرغم من أنه عرفه لأول مرة باسم P. rubrum.

على الرغم من وجود أنواع أخرى من البنسليوم قادرة على إنتاج البنسلين ، فإن P. chrysogenum هو الأكثر شيوعًا. يرجع استخدامه التفضيلي في صناعة الأدوية إلى ارتفاع إنتاجه من المضادات الحيوية.

التكاثر

يتكاثرون لاجنسيًا عن طريق الكونيديا (الأبواغ اللاجنسية) التي يتم إنتاجها في conidiophores. هذه منتصبة وذات جدران رقيقة ، مع القليل من phialides (الخلايا المنتجة للكونيدية).

يحدث التكاثر الجنسي من خلال الأبواغ الأسكوية (الأبواغ الجنسية). تحدث هذه في أسكي سميكة الجدران (أجسام الفاكهة).

يتم إنتاج Ascospores (الأبواغ الجنسية) في Asi (أجسام الفاكهة). هذه من النوع cleistothecium (مستديرة) ولها جدران تصلب.

إنتاج المستقلبات الثانوية

المستقلبات الثانوية هي مركبات عضوية تنتجها كائنات حية لا تتدخل مباشرة في عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها. في حالة الفطريات ، تساعد هذه المركبات في التعرف عليها.

يتميز P. chrysogenum بإنتاج روكفورتين سي ، ميليجرين ، والبنسلين. هذا المزيج من المركبات يسهل التعرف عليها في المختبر. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج الفطر مستقلبات ثانوية ملونة أخرى. الزانثوكسيلينات هي المسؤولة عن اللون الأصفر للإفرازات النموذجية للأنواع.

من ناحية أخرى ، يمكن أن تنتج السموم الفطرية ، وهي سموم فطرية ضارة بالإنسان. تهاجم هذه السموم نظام الكبد ويمكن أن تؤدي إلى تليف الكبد وسرطان الكبد. تلوث جراثيم الفطريات الأطعمة المختلفة التي يمكن أن تسبب هذه الحالة المرضية عند تناولها.

التغذية

الأنواع رمية. لديه القدرة على إنتاج الإنزيمات الهاضمة التي يتم إطلاقها على المواد العضوية. تعمل هذه الإنزيمات على تحلل الركيزة وتحطيم مركبات الكربون المعقدة.

في وقت لاحق ، يتم إطلاق المركبات الأبسط ويمكن أن تمتصها الواصلة. تتراكم العناصر الغذائية التي لا يتم استهلاكها في صورة جليكوجين.

علم الوراثة والتصنيف

تم وصف P. chrysogenum لأول مرة بواسطة Charles Thom في عام 1910. ولهذه الأنواع مرادفات واسعة النطاق (أسماء مختلفة لنفس النوع).

مرادف

حدد فليمنج في عام 1929 الأنواع المنتجة للبنسلين على أنها P. rubrum ، نظرًا لوجود مستعمرة حمراء. في وقت لاحق ، تم تعيين الأنواع تحت اسم P. notatum.

في عام 1949 أشار عالما الفطريات Raper and Thom إلى أن P. notatum مرادف لـ P. chrysogenum. في عام 1975 تم إجراء مراجعة لمجموعة الأنواع ذات الصلة بـ P. chrysogenum وتم اقتراح أربعة عشر مرادفًا لهذا الاسم.

يرتبط العدد الكبير من المرادفات لهذا النوع بصعوبة إنشاء الشخصيات التشخيصية. تم تقدير أن الاختلافات في وسط الثقافة تؤثر على بعض الخصائص. وقد أدى هذا إلى أخطاء في تعريف الصنف.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه وفقًا لمبدأ الأولوية (الاسم المنشور لأول مرة) ، فإن اسم أقدم تصنيف هو P.

في الوقت الحالي ، تعد أكثر الخصائص دقة لتحديد الأنواع هي إنتاج المستقلبات الثانوية. يضمن وجود روكفورتين سي والبنسلين والمليغرين التعرف الصحيح.

الدائرة الانتخابية الحالية

P. chrysogenum مقيد بقسم Chrysogena من جنس Penicillium. يقع هذا الجنس في عائلة Aspergilliaceae من رتبة Eurotiales من Ascomycota.

يتميز قسم Chrysogena بكونيديوفورات رباعي النواة وأربعة زحافات. الفاياليدات صغيرة والمستعمرات مخملية بشكل عام. الأنواع في هذه المجموعة تتحمل الملوحة وتنتج جميعها تقريبًا البنسلين.

تم تحديد 13 نوعًا للقسم ، مع P. chrysogenum هو النوع. هذا القسم هو مجموعة monophyletic وهو شقيق قسم Roquefortorum.

علم التشكل المورفولوجيا

هذا الفطر لديه فطريات خيطية. الواصلة مقسمة ، وهي سمة من سمات Ascomycota.

و conidiophores هي terverticylated (مع وفرة المتفرعة). هذه رقيقة وذات جدران ناعمة ، بقياس 250-500 ميكرومتر.

تحتوي الحبيبات (فروع الكونيديوفور) على جدران ملساء والفياليدات لها شكل أمبيولي (على شكل زجاجة) ، وغالبًا ما تكون سميكة الجدران.

Conidia عبارة عن subglobose إلى بيضاوي الشكل ، بقطر 2.5-3.5 ميكرومتر ، وذات جدران ناعمة عند عرضها بالمجهر الضوئي. في المجهر الإلكتروني الماسح الجدران مدرن.

الموطن

P. الكريسوجينوم عالمي. تم العثور على الأنواع تنمو في المياه البحرية ، وكذلك على أرضية الغابات الطبيعية في المناطق المعتدلة أو الاستوائية.

وهو نوع من الأنواع المحبة للحرارة يمكن أن ينمو بين 5 - 37 درجة مئوية ، مع درجة حرارة مثالية تبلغ 23 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك ، فهو مضاد للجفاف ، لذلك يمكن أن يتطور في البيئات الجافة. من ناحية أخرى ، فهو يتحمل الملوحة.

نظرًا للقدرة على النمو في مختلف الظروف البيئية ، فمن الشائع العثور عليها في الداخل. تم العثور عليه في تكييف الهواء والثلاجات والأنظمة الصحية ، من بين أمور أخرى.

وهي فطر متكرر كممرض لأشجار الفاكهة مثل الخوخ والتين والحمضيات والجوافة. وبالمثل ، يمكن أن تلوث الحبوب واللحوم. ينمو أيضًا على الأطعمة المصنعة مثل الخبز والبسكويت.

التكاثر

في P. chrysogenum هناك غلبة للتكاثر اللاجنسي. في أكثر من 100 عام من دراسة الفطر ، حتى 2013 لم يتم التحقق من التكاثر الجنسي في النوع.

التكاثر اللاجنسي

يحدث هذا من خلال إنتاج conidia في conidiophores. يرتبط تكوين الكونيديا بالتمايز بين الخلايا الإنجابية المتخصصة (فياليدات).

يبدأ إنتاج Conidia عندما تتوقف خيوط نباتية عن النمو وتشكل حاجز. ثم تبدأ هذه المنطقة في الانتفاخ وتتشكل سلسلة من الفروع. تتمايز الخلية القمية للفروع إلى phialid التي تبدأ في الانقسام عن طريق الانقسام لتؤدي إلى ظهور الكونيديا.

تشتت الريح الكونيديا بشكل رئيسي. عندما تصل conidiospores إلى بيئة مواتية ، فإنها تنبت وتنتج الجسم الخضري للفطر.

التكاثر الجنسي

لم تكن دراسة المرحلة الجنسية في P. chrysogenum سهلة ، لأن وسائط الاستزراع المستخدمة في المختبر لا تعزز نمو الهياكل الجنسية.

في عام 2013 ، تمكنت عالمة الفطريات الألمانية جوليا بوم والمتعاونون معها من تحفيز التكاثر الجنسي في هذا النوع. لهذا ، وضعوا سلالتين مختلفتين على أجار مع دقيق الشوفان. تعرضت الكبسولات للظلام عند درجة حرارة تتراوح بين 15 درجة مئوية و 27 درجة مئوية.

بعد فترة حضانة تتراوح بين خمسة أسابيع وثلاثة أشهر ، لوحظ تشكيل cleistocecia (أسكي دائري مغلق). تشكلت هذه الهياكل في منطقة التلامس بين السباقين.

أظهرت هذه التجربة أن التكاثر الجنسي في P. chrysogenum غير متجانسة. من الضروري إنتاج أسكوجونيوم (هيكل أنثوي) وأنثيريديوم (بنية ذكورية) من سلالتين مختلفتين.

بعد تكوين الأسكوجونيوم والأنثيريديوم ، تندمج السيتوبلازم (البلازما) ثم النواة (karyogamy). تدخل هذه الخلية في الانقسام الاختزالي وتؤدي إلى نشوء الأبواغ (الأبواغ الجنسية).

بيئة مزارع

تنمو المستعمرات على وسائط الثقافة بسرعة كبيرة. إنها مخملية إلى قطنية المظهر ، مع وجود فطريات بيضاء على الحواف. المستعمرات ذات لون أخضر مزرق وتنتج إفرازات صفراء زاهية وفيرة.

تظهر روائح الفواكه في المستعمرات ، على غرار الأناناس. ومع ذلك ، في بعض السلالات الرائحة ليست قوية جدا.

البنسلين

البنسلين هو أول مضاد حيوي تم استخدامه بنجاح في الطب. تم اكتشاف هذا بالصدفة من قبل عالم الفطريات السويدي ألكسندر فليمنج في عام 1928.

كانت الباحثة تجري تجربة على بكتريا من جنس Staphylococcus وكانت بيئة المزرعة ملوثة بالفطر. لاحظ فليمنج أنه في المكان الذي يتطور فيه الفطر ، لا تنمو البكتيريا.

البنسلينات هي مضاد حيوي بيتالاكتاميك ويتم تصنيف تلك ذات المنشأ الطبيعي إلى عدة أنواع وفقًا لتركيبها الكيميائي. هذه تعمل بشكل أساسي على البكتيريا موجبة الجرام التي تهاجم جدارها الخلوي المكون بشكل أساسي من الببتيدوغليكان.

هناك العديد من أنواع البنسيليوم القادرة على إنتاج البنسلين ، ولكن P. الكريسوجينوم هو النوع الذي يتمتع بأعلى إنتاجية. تم إنتاج أول بنسلين تجاري في عام 1941 ، وفي وقت مبكر من عام 1943 تم إنتاجه على نطاق واسع.

البنسلين الطبيعي غير فعال ضد بعض البكتيريا التي تنتج إنزيم البنسيلاز. هذا الإنزيم لديه القدرة على تدمير التركيب الكيميائي للبنسلين وتعطيله.

ومع ذلك ، فقد كان من الممكن إنتاج بنسلين شبه اصطناعي عن طريق تغيير تركيبة المرق حيث ينمو البنسليوم. هذه لها ميزة أنها مقاومة للبنسلاز ، وبالتالي فهي أكثر فعالية ضد بعض مسببات الأمراض.

المراجع

1. Böhm J و B Hoff و CO´Gorman و S Wolfer و V Klix و D Binger و I Zadra و H Kürnsteiner و S Pöggoler و P Dyer و U Kück (2013) التكاثر الجنسي وتطور سلالة من نوع التزاوج في البنسلين- إنتاج فطر Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken and RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium وفصل Trichocomaceae إلى ثلاث عائلات. دراسات في علم الفطريات 70: 1-51.
3. Henk DA و CE Eagle و K Brown و MA Van den Berg و PS Dyer و SW Peterson و MC Fisher (2011) الانتواع على الرغم من التوزيعات المتداخلة عالميًا في Penicillium chrysogenum: علم الوراثة السكانية لفطر Alexander Fleming المحظوظ. علم البيئة الجزيئية 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z، JC Frisvad، DL Hawksworth، JI Pitt، RA Samson، AC Stolk (1992) مقترحات لمصادر محددة و rejicienda في Aspergillus و Penicillium (Fungi). تصنيف 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) تاريخ البنسلين وتصنيعه في شيلي. القس شيل. تصيب. 23: 172-176.
6. Roncal، T and U Ugalde (2003) تحريض Conidiation في Penicillium. البحث في علم الأحياء الدقيقة. 154: 539-546.