SACCHAROMYCES CEREVISIAE: CARACTERÍSTIQUES, MORFOLOGIA, CICLE VITAL - BIOLOGIA - 2025

La Saccharomyces cerevisiae o llevat de cervesa és una espècie de fong unicel·lular que pertany a el tall Ascomicota, a la classe Hemiascomicete i a l'ordre Saccharomicetales. Es caracteritza per la seva àmplia distribució d'hàbitats, com fulles, flors, terra i aigua. El seu nom significa fong de sucre de cervesa, pel fet que és utilitzada durant la producció d'aquesta popular beguda.

Aquest llevat ha estat utilitzada per més d'un segle en rebosteria i en la fabricació de cervesa, però va ser al començament de segle 20 quan els científics li van prestar atenció, convertint-la en un model d'estudi.

Saccharomyces cerevisiae en placa d'agar. By Rainis venda, from Wikimedia Commons

Aquest microorganisme ha estat àmpliament utilitzat en diferents indústries; actualment és un fong molt utilitzat en la biotecnologia, per a la producció d'insulina, anticossos, albúmina, entre d'altres substàncies d'interès per a la humanitat.

Com a model d'estudi, aquest llevat ha permès dilucidar els mecanismes moleculars que tenen lloc durant el cicle cel·lular en cèl·lules eucariotes.

Característiques biològiques

Saccharomyces cerevisiae és un microbi unicel·lular eucariota, de forma globular, verd groguenc. És quimioorganótrofo, ja que requereix de compostos orgànics com a font d'energia i no requereix de llum solar per créixer. Aquest llevat és capaç d'utilitzar diferents sucres, sent la glucosa la font de carboni preferida.

S. cerevisiae és anaerobi facultatiu, ja que és capaç de créixer en condicions de deficiència d'oxigen. Durant aquesta condició ambiental, la glucosa és convertida en diferents intermediaris com etanol, CO2 i glicerol.

Això últim es coneix com fermentació alcohòlica. Durant aquest procés, el creixement del llevat no és eficient, però, és el mitjà àmpliament utilitzat per la indústria per fermentar els sucres presents en diferents grans com blat, ordi i blat de moro.

El genoma de S. cerevisiae ha estat completament seqüenciat, sent el primer organisme eucariota en aconseguir-se. El genoma s'organitza en un conjunt haploide de 16 cromosomes. Aproximadament 5800 gens estan destinats a la síntesi de proteïnes.

El genoma de S. cerevisiae és molt compacte, a diferència d'altres eucariotes, ja que el 72% està representat per gens. Dins d'aquest grup, aproximadament 708 han estat identificats per participar en el metabolisme, portant a terme prop de 1035 reaccions.

morfologia

S. cerevisiae és un petit organisme unicel·lular que està molt relacionat amb les cèl·lules d'animals i plantes. La membrana cel·lular separa els components cel·lulars de l'medi extern, mentre que la membrana nuclear protegeix el material hereditari.

Com en altres organismes eucariotes, la membrana mitocondrial està involucrada en la generació d'energia, mentre que el reticle endoplasmàtic (RE) i l'aparell de Golgi estan involucrats en la síntesi de lípids i modificació de proteïnes.

El vacúol i els peroxisomes tanquen rutes metabòliques relacionades amb les funcions digestives. Mentrestant, una complexa xarxa de bastida actua com a suport cel·lular i permet el moviment cel·lular, realitzant així les funcions de citoesquelet.

Els filaments d'actina i miosina de l'citoesquelet funcionen mitjançant la utilització d'energia i permeten l'ordenament polar de les cèl·lules durant la divisió cel·lular.

La divisió cel·lular condueix a la divisió asimètrica de les cèl·lules, donant com a resultat una cèl·lula mare més gran que la cèl·lula filla. Això és molt comú en llevats i és un procés que es defineix com gemmació.

S. cerevisiae té una paret cel·lular de quitina, donant-li al llevat la forma cel·lular que la caracteritza. Aquesta paret evita danys osmòtics atès que exerceix pressió de turgor, proporcionant a aquests microorganismes certa plasticitat en condicions ambientals nocives. La paret cel·lular i la membrana estan connectades per l'espai periplasmàtic.

Cicle de vida

Cicle sexual de Saccharomyces cerevisiae. Font: Wikimedia Commons

El cicle de vida de S. cerevisiae és similar a el de la majoria de les cèl·lules somàtiques. Poden existir cèl·lules haploides i diploides. La mida cel·lular de les cèl·lules haploides i diploides varia d'acord a la fase de creixement i de cep en cep.

Durant el creixement exponencial, el cultiu de cèl·lules haploide es reprodueix més ràpid que el de cèl·lules diploides. Les cèl·lules haploides tenen gemmes que apareixen adjacents a les prèvies, mentre que en les cèl·lules diploides apareixen en pols oposats.

El creixement vegetatiu passa per gemmació, en la qual la cèl·lula filla s'inicia com un brot de la cèl·lula mare, seguit per la divisió nuclear, la formació de la paret cel·lular i finalment la separació cel·lular.

Cada cèl·lula mare pot formar prop de 20-30 rovells, pel que la seva edat es pot determinar pel nombre de cicatrius a la paret cel·lular.

Les cèl·lules diploides que creixen sense nitrogen i sense font de carboni, pateixen un procés de meiosi, produint 4 espores (ascs). Aquestes espores tenen alta resistència i poden germinar en un medi ric.

Les espores poden ser de grup d'aparellament a, α o totes dues, sent això el anàleg a l'sexe en organismes superiors. Els dos grups cel·lulars produeixen substàncies tipus feromona que inhibeix la divisió cel·lular de l'altra cèl·lula.

Quan aquests dos grups cel·lulars es troben, cadascuna forma una espècie de protuberància que a l'unir-se passa, eventualment, un contacte intercel·lular produint en última instància cèl·lula diploide.

usos

Rebosteria i pa

S. cerevisiae és el llevat més utilitzada pel éssers humans. Un dels principals usos ha estat en la rebosteria i en la fabricació de pa, ja que durant el procés fermentatiu, la massa de blat es suavitza i s'expandeix.

Suplement alimentari

D'altra banda, aquest llevat ha estat utilitzada com a suplement alimentari, perquè prop de l'50% de les seves pes sec el componen proteïnes, a més és rica en vitamina B, niacina i àcid fòlic.

Fabricació de begudes

Aquest llevat està involucrada en la producció de diferents begudes. La indústria cervesera la fa servir àmpliament. Mitjançant la fermentació dels sucres que componen els grans d'ordi es pot produir cervesa, beguda mundialment popular.

De la mateixa manera, S. cerevisiae pot fermentar els sucres presents en el raïm, produint fins a un 18% d'etanol per volum de vi.

biotecnologia

D'altra banda, des del punt de vista biotecnològic, S. cerevisiae, ha estat un model d'estudi i ús, pel fet que és un organisme de fàcil cultiu, de creixement ràpid i el genoma ha estat seqüenciat.

La utilització d'aquest llevat per part de la indústria biotecnològica, va des de la producció d'insulina fins a la producció d'anticossos i altres proteïnes utilitzada per la medicina.

Actualment, la indústria farmacèutica ha fet servir aquest microorganisme en la producció de diverses vitamines, de manera que les fabriques biotecnològiques han desplaçats a les fabriques petroquímiques en la producció de compostos químics.

referències

1. Harwell, LH, (1974). Saccharomyces cerevisiae cell cycle. Bacteriological reviews, 38 (2), pp. 164-198.
2. Karithia, H., Vilaprinyó, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
3. Kovačević, M., (2015). Morphological and Physiological characteristics of the yeast Saccharomyces cerevisiae cells differing in the life span. Tesi de Mestratge en Bioquímica. Facultat de Farmàcia i Bioquímica, Universitat de Zagreb. Zagreb-Croàcia.
4. Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Industrial Systems Biology of Saccharomyces cerevisiae Enables Novell Succinic Acid Cell Factory. PLoS ONE, 8 (1), e54144.
5. Saito, T., Ohtani, M., Sawai, H., Sa, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, I., Morishita, S., (2004). Saccharomyces cerevisiae Morphological database. Nucleic Acids Res, 32, pp. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Genetics, molecular and cell biology of yeast. Université de Fribourg Suisse, pp. 5-18.