- الخصائص البيولوجية
- علم التشكل المورفولوجيا
- دورة الحياة
- التطبيقات
- المعجنات والخبز
- مكمل غذائي
- صنع المشروبات
- التكنولوجيا الحيوية
- المراجع
و خميرة الخباز أو البيرة الصورة الخميرة هو نوع من الفطريات وحيدة الخلية تنتمي إلى الأسرة في اللغات فطريات زقية، الطبقة Hemiascomicete والنظام Saccharomicetales. وتتميز بتوزيعها الواسع لموائلها مثل أوراق الشجر والزهور والتربة والمياه. اسمها يعني فطر الجعة والسكر ، لأنها تستخدم أثناء إنتاج هذا المشروب الشعبي.
تم استخدام هذه الخميرة لأكثر من قرن في الخبز والتخمير ، ولكن في أوائل القرن العشرين اهتم العلماء بها ، مما جعلها نموذجًا للدراسة.
Saccharomyces cerevisiae على طبق أجار. بقلم رينيس فينتا ، من ويكيميديا كومنز
تم استخدام هذا الكائن الدقيق على نطاق واسع في صناعات مختلفة ؛ إنه حاليًا نوع من الفطريات المستخدمة على نطاق واسع في التكنولوجيا الحيوية ، لإنتاج الأنسولين والأجسام المضادة والألبومين ، من بين مواد أخرى تهم البشرية.
كنموذج دراسة ، جعلت هذه الخميرة من الممكن توضيح الآليات الجزيئية التي تحدث أثناء دورة الخلية في الخلايا حقيقية النواة.
الخصائص البيولوجية
Saccharomyces cerevisiae هو ميكروب وحيد الخلية حقيقي النواة ، كروي الشكل ، أخضر مصفر. إنه كيميائي عضوي التغذية ، لأنه يتطلب مركبات عضوية كمصدر للطاقة ولا يتطلب ضوء الشمس لينمو. هذه الخميرة قادرة على استخدام سكريات مختلفة ، مع اعتبار الجلوكوز مصدر الكربون المفضل.
S. cerevisiae هي مادة لاهوائية اختيارية ، لأنها قادرة على النمو في ظروف نقص الأكسجين. خلال هذه الحالة البيئية ، يتم تحويل الجلوكوز إلى مواد وسيطة مختلفة مثل الإيثانول وثاني أكسيد الكربون والجلسرين.
يُعرف الأخير باسم التخمير الكحولي. خلال هذه العملية ، لا يكون نمو الخميرة فعالاً ، ومع ذلك ، فهي الوسيلة المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة لتخمير السكريات الموجودة في الحبوب المختلفة مثل القمح والشعير والذرة.
تم تسلسل جينوم S. cerevisiae بالكامل ، لكونه أول كائن حي حقيقي النواة يتم تحقيقه. يتم تنظيم الجينوم في مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من 16 كروموسوم. تم تخصيص حوالي 5800 جين لتخليق البروتين.
إن جينوم S. cerevisiae مضغوط للغاية ، على عكس حقيقيات النوى الأخرى ، حيث تمثل الجينات 72٪. ضمن هذه المجموعة ، تم تحديد ما يقرب من 708 مشاركة في التمثيل الغذائي ، وتنفيذ حوالي 1035 ردود فعل.
علم التشكل المورفولوجيا
S. cerevisiae هو كائن صغير وحيد الخلية يرتبط ارتباطًا وثيقًا بخلايا الحيوانات والنباتات. يفصل غشاء الخلية المكونات الخلوية عن البيئة الخارجية ، بينما يحمي الغشاء النووي المادة الوراثية.
كما هو الحال في الكائنات حقيقية النواة الأخرى ، يشارك غشاء الميتوكوندريا في توليد الطاقة ، بينما تشارك الشبكة الإندوبلازمية (ER) وجهاز جولجي في تخليق الدهون وتعديل البروتين.
تحتوي الفجوة والبيروكسيسومات على مسارات استقلابية مرتبطة بوظائف الجهاز الهضمي. وفي الوقت نفسه ، تعمل شبكة السقالات المعقدة كدعم للخلية وتسمح بحركة الخلية ، وبالتالي تؤدي وظائف الهيكل الخلوي.
تعمل خيوط الأكتين والميوسين في الهيكل الخلوي من خلال استخدام الطاقة والسماح بالترتيب القطبي للخلايا أثناء انقسام الخلية.
يؤدي الانقسام الخلوي إلى انقسام غير متماثل للخلايا ، مما ينتج عنه خلية جذعية أكبر من الخلية الوليدة. هذا شائع جدًا في الخمائر وهي عملية يتم تعريفها على أنها مهدئة.
يحتوي S. cerevisiae على جدار خلوي الكيتين ، مما يعطي الخميرة شكل الخلية المميز. يتجنب هذا الجدار الضرر التناضحي لأنه يمارس ضغط التورغ ، مما يوفر لهذه الكائنات الدقيقة مرونة معينة في ظل الظروف البيئية الضارة. جدار الخلية والغشاء متصلان بالفضاء المحيط.
دورة الحياة
الدورة الجنسية Saccharomyces cerevisiae. المصدر: ويكيميديا كومنز
تشبه دورة حياة S. cerevisiae تلك الموجودة في معظم الخلايا الجسدية. يمكن أن يكون هناك خلايا أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصبغيات. يختلف حجم خلية الخلايا الفردية والخلايا ثنائية الصبغيات وفقًا لمرحلة النمو ومن سلالة إلى سلالة.
أثناء النمو الأسي ، تتكاثر زراعة الخلايا الفردية بشكل أسرع من ثقافة الخلية ثنائية الصبغة. تحتوي الخلايا أحادية الصيغة الصبغية على براعم تظهر بجوار الخلايا السابقة ، بينما تظهر الخلايا ثنائية الصبغيات في أقطاب متقابلة.
يحدث النمو الخضري عن طريق التبرعم ، حيث تبدأ الخلية الوليدة كبرعم من الخلية الأم ، يليها الانقسام النووي ، وتشكيل جدار الخلية ، وأخيراً فصل الخلية.
يمكن أن تشكل كل خلية جذعية حوالي 20-30 برعمًا ، لذلك يمكن تحديد عمرها من خلال عدد الندبات الموجودة على جدار الخلية.
تخضع الخلايا ثنائية الصبغة التي تنمو بدون نيتروجين وبدون مصدر كربوني لعملية الانقسام الاختزالي ، مما ينتج عنه أربعة أبواغ (أسكاس). تتمتع هذه الجراثيم بمقاومة عالية ويمكن أن تنبت في وسط غني.
يمكن أن تكون الأبواغ من مجموعتي التزاوج a أو α أو كليهما ، وهذا مشابه للجنس في الكائنات الحية الأعلى. تنتج كلتا مجموعتي الخلايا مواد شبيهة بالفرمون تمنع انقسام الخلية للخلية الأخرى.
عندما تلتقي هاتان المجموعتان من الخلايا ، تشكل كل واحدة نوعًا من البروز الذي يؤدي في النهاية إلى الاتصال بين الخلايا ، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج خلية ثنائية الصبغيات.
التطبيقات
المعجنات والخبز
S. cerevisiae هي الخميرة الأكثر استخدامًا من قبل البشر. كان أحد الاستخدامات الرئيسية هو الخبز وصنع الخبز ، حيث أنه أثناء عملية التخمير ، تنعم عجينة القمح وتتوسع.
مكمل غذائي
من ناحية أخرى ، تم استخدام هذه الخميرة كمكمل غذائي ، لأن حوالي 50٪ من وزنها الجاف يتكون من البروتينات ، كما أنها غنية بفيتامين ب والنياسين وحمض الفوليك.
صنع المشروبات
تشارك هذه الخميرة في إنتاج المشروبات المختلفة. تستخدمه صناعة التخمير على نطاق واسع. من خلال تخمير السكريات التي تتكون منها حبوب الشعير ، يمكن إنتاج البيرة ، المشروب المشهور عالميًا.
وبالمثل ، يمكن أن تخمر S. cerevisiae السكريات الموجودة في العنب ، وتنتج ما يصل إلى 18٪ من الإيثانول بحجم النبيذ.
التكنولوجيا الحيوية
من ناحية أخرى ، من وجهة نظر التكنولوجيا الحيوية ، كانت S. cerevisiae نموذجًا للدراسة والاستخدام ، حيث إنها كائن حي سهل النمو وسريع النمو وتم ترتيب تسلسل الجينوم الخاص به.
يتراوح استخدام هذه الخميرة في صناعة التكنولوجيا الحيوية من إنتاج الأنسولين إلى إنتاج الأجسام المضادة والبروتينات الأخرى المستخدمة في الطب.
في الوقت الحالي ، استخدمت صناعة الأدوية هذا الكائن الدقيق في إنتاج الفيتامينات المختلفة ، وهذا هو السبب في أن مصانع التكنولوجيا الحيوية قد حلت محل مصانع البتروكيماويات في إنتاج المركبات الكيميائية.
المراجع
- هارويل ، إل إتش (1974). دورة خلية خميرة الخباز. المراجعات البكتريولوجية ، 38 (2) ، ص. 164-198.
- كاريثيا ، إتش ، فيلابرينيو ، إي ، سوريباس ، أ ، ألفيس ، ر. ، (2011). بلوس وان ، 6 (2): e16015. doi.org.
- كوفاتشيفيتش ، م ، (2015). تختلف الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية لخلايا الخميرة Saccharomyces cerevisiae في مدى الحياة. رسالة ماجستير في الكيمياء الحيوية. كلية الصيدلة والكيمياء الحيوية جامعة زغرب. زغرب، كرواتيا.
- Otero، JM، Cimini، D.، Patil، KR، Poulsen، SG، Olsson، L.، Nielsen، J. (2013). بيولوجيا النظم الصناعية لمركب Saccharomyces cerevisiae تمكن مصنع خلايا حمض Succinic الجديد. بلوس وان، 8 (1)، e54144.
- Saito، T.، Ohtani، M.، Sawai، H.، Sano، F.، Saka، A.، Watanabe، D.، Yukawa، M.، Ohya، Y.، Morishita، S.، (2004). قاعدة البيانات المورفولوجية Saccharomyces cerevisiae. الأحماض النووية Res ، 32 ، ص. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
- شنيتر ، ر. (2004). علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية والخلوية للخميرة. جامعة فريبورغ سويس ، ص. 5-18.