Penicillium chrysogenumin ominaisuudet, taksonomia, morfologia, elinympäristö

Penicillium chrysogenum Penisilliinin valmistuksessa käytetään eniten sienilajeja. Laji on suvun sisällä Penicillium Aspergilliaceae-suvun Ascomycotan perheestä.

Sille on tunnusomaista se, että se on rihmasieni, jossa on septate-hyphae. Kun niitä kasvatetaan laboratoriossa, niiden pesäkkeet kasvavat nopeasti. Niiden ulkonäkö on samettimainen ja sininen vihreä.

indeksi

• 1 Yleiset ominaisuudet
• 2 Fylogeny ja taksonomia
  • 2.1 Synonyymi
  • 2.2 Nykyinen rajaus
• 3 Morfologia
• 4 Elinympäristö
• 5 Jäljentäminen
  • 5.1 Aksuaalinen lisääntyminen
  • 5.2 Seksuaalinen lisääntyminen
• 6 Kasvualusta
• 7 Penisilliini
• 8 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

P. chrysogenum Se on saprofyyttinen laji. Se pystyy hajottamaan orgaanisen aineen tuottamaan yksinkertaisia ​​hiiliyhdisteitä, joita se käyttää elintarvikkeessaan.

Laji on kaikkialla (se löytyy kaikkialla) ja on yleistä löytää se suljetuissa tiloissa, maaperässä tai kasveihin. Se kasvaa myös leipää ja sen itiöt ovat tavallisia pölyssä.

Itiöt P. chrysogenum ne voivat aiheuttaa hengitysteiden allergioita ja ihoreaktioita. Se voi myös tuottaa erilaisia ​​myrkkyjä, jotka vaikuttavat ihmisiin.

Penisilliinin tuotanto

Lajin tunnetuin käyttö on penisilliinin tuotanto. Alexander Fleming löysi tämän antibiootin ensimmäisen kerran vuonna 1928, vaikka hän tunnisti sen periaatteessa P. rubrum.

Vaikka muitakin lajeja on Penicillium pystyy tuottamaan penisilliiniä, P. chrysogenum Se on yleisin. Sen edullinen käyttö lääketeollisuudessa johtuu antibiootin korkeasta tuotannosta.

kopiointi

Ne lisääntyvät aseksuaalisesti conidioforeissa esiintyvien konidioiden (aseksuaalisten itiöiden) kautta. Nämä ovat pystyssä ja ohutseinäisiä, ja niissä on vain muutamia phialideja (soluja, jotka tuottavat konidioita).

Seksuaalinen lisääntyminen tapahtuu askosporien (seksuaaliset itiöt) kautta. Näitä valmistetaan paksuseinäisissä askoissa (hedelmäelimissä).

Askosporit (seksuaaliset itiöt) tuotetaan askoissa (hedelmäviljelmissä). Nämä ovat cleistothecium (pyöristetty) ja niiden sklerotisoituneet seinät.

Toissijaisten metaboliittien tuotanto

Toissijaiset metaboliitit ovat orgaanisia yhdisteitä, joita tuottavat elävät asiat, jotka eivät suoraan vaikuta niiden aineenvaihduntaan. Sienien tapauksessa nämä yhdisteet auttavat niiden tunnistamisessa. 

P. chrysogenum se on ominaista tuottamalla roquefortina C, meleagrina ja penisilliini. Tämä yhdisteiden yhdistelmä helpottaa niiden tunnistamista laboratoriossa. Lisäksi sieni tuottaa muita värillisiä sekundaarisia metaboliitteja. Ksantoksiliinit ovat syynä lajin tyypillisen eksudaatin keltaiseen väriin.

Toisaalta se voi tuottaa aflatoksiineja, jotka ovat ihmisille haitallisia mykotoksiineja. Nämä toksiinit hyökkäävät maksajärjestelmään ja voivat johtaa maksakirroosiin ja maksasyövään. Sienen itiöt saastuttavat erilaisia ​​elintarvikkeita, jotka nieltynä voivat aiheuttaa tämän patologian.

ravitsemus

Laji on saprofyyttinen. Se pystyy tuottamaan ruoansulatusentsyymejä, jotka vapautuvat orgaanisessa aineessa. Nämä entsyymit hajottavat substraattia hajottamalla monimutkaisia ​​hiiliyhdisteitä.

Myöhemmin yksinkertaisimmat yhdisteet vapautuvat ja ne voivat imeytyä hypha. Ravintoaineet, joita ei käytetä, kertyvät glykogeeninä.

Fylogeny ja taksonomia

Charles Thom kuvasi ensin P. chrysogenumin vuonna 1910. Lajilla on synonyymi (saman lajin eri nimet)..

synonymy

Fleming määritteli vuonna 1929 penisilliiniä tuottavat lajit P. rubrum, punaisen pesäkkeen läsnäolosta. Tämän jälkeen laji oli nimetty nimellä P. notatum.

Vuonna 1949 mykologit Raper ja Thom ilmoittivat sen P. notatum on synonyymi P. chrysogenum. Vuonna 1975 tehtiin yhteenveto asiaan liittyvien lajien ryhmästä P. chrysogenum ja tälle nimelle ehdotettiin 14 synonyymiä.

Tämän lajin synonyymien suuri määrä liittyy siihen, että diagnoosimerkkejä on vaikea luoda. On ymmärretty, että viljelyalustan vaihtelut vaikuttavat joihinkin ominaisuuksiin. Tämä on johtanut taksonin virheellisiin tunnistuksiin.

On mielenkiintoista huomata, että ensisijaisen periaatteen (etunimi julkaistu) osalta vanhin taksonin nimi on P. griseoroseum, julkaistu vuonna 1901., P. chrysogenum se säilyy nimenä, joka on säilytetty sen laajaan käyttöön.

Tällä hetkellä kaikkein tarkimmat merkit lajin tunnistamiseksi ovat sekundaaristen metaboliittien tuotanto. Roquefortina C: n, penisilliinin ja meleagrinan läsnäolo takaa oikean tunnistuksen.

Nykyinen piiritys

P. chrysogenum on rajattu osioon Chrysogena sukuun Penicillium. Tämä suku sijaitsee Eurotiales de los Ascomycota -järjestön perheessä Aspergilliaceae.

Chrysogena-jaksolle on tunnusomaista terverticilados- ja neljä-verticilados-conidioforien läsnäolo. Fialidit ovat pieniä ja pesäkkeet ovat yleensä samettisia. Tämän ryhmän lajit sietävät suolapitoisuutta ja lähes kaikki tuottavat penisilliiniä.

13 lajia on raportoitu jakson osalta P. chrysogenum tyyppi. Tämä osa on monofiilinen ryhmä ja on Roquefortorum-osion veli.

morfologia

Tämä sieni esittelee rihmasieniä. Hypeeni on septate, joka on ominaista Ascomycotalle.

Konidioforit ovat terverticilados (runsaasti seurauksia). Nämä ovat ohuet ja sileät seinät, joiden mitat ovat 250-500 μm.

Metullasilla (conidiophoren oksilla) on sileät seinät ja phialidit ovat ampulformia (pullonmuotoisia) ja usein paksuja seinämiä.

Konidiat ovat subgloboosia ellipsiksi, 2,5 - 3,5 μm halkaisijaltaan ja sileät seinät, kun niitä havaitaan optisen mikroskoopin avulla. Skannauselektronimikroskoopissa seinät tuberkuloidaan.

elinympäristö

P. chrysogenum Se on kosmopoliittinen. Laji on havaittu kasvavaksi merivesissä, samoin kuin luonnollisten metsien maaperässä lauhkean tai trooppisen alueen alueilla.

Se on mesofiilinen laji, joka voi kasvaa välillä 5 - 37 ° C, optimaalisesti 23 ° C: ssa. Lisäksi se on xerofiilinen, joten se voi kehittyä kuivissa ympäristöissä. Toisaalta se sietää suolapitoisuutta.

Koska kyky kasvaa erilaisissa ympäristöolosuhteissa, on yleistä löytää se sisätiloissa. Sitä on löytynyt mm. Ilmastointijärjestelmistä, jääkaapista ja wc: stä.

Se on usein sieni kuin hedelmäpuiden, kuten persikoiden, viikunoiden, sitrushedelmien ja guajan, patogeeni. Lisäksi se voi saastuttaa viljaa ja lihaa. Se kasvaa myös jalostetuissa elintarvikkeissa, kuten leivissä ja kekseissä.

kopiointi

sisään P. chrysogenum on olemassa aseksuaalisesta lisääntymisestä. Yli sadanvuotisen sieni-tutkimuksen aikana vuoteen 2013 asti lajien seksuaalista lisääntymistä ei todistettu.

Aeksuaalinen lisääntyminen

Tämä tapahtuu konidioiden tuotannossa konidioforeissa. Konidioiden muodostuminen liittyy erikoistuneiden lisääntymissolujen (fialidien) erilaistumiseen..

Konidioiden tuotanto alkaa, kun vegetatiivinen hypha pysäyttää kasvunsa ja väliseinämuodot. Sitten tämä alue alkaa turvota ja muodostuu joukko haaroja. Haarojen apikaalinen solu erottuu phialidissa, joka alkaa jakautua mitoosin avulla aiheuttaen konidioita.

Konidiat hajoavat pääasiassa tuulen välityksellä. Kun conidiosporit saavuttavat suotuisan ympäristön, ne itävät ja synnyttävät sienen kasvullisen kehon.

Seksuaalinen lisääntyminen

Tutkimus seksuaalivaiheesta P. chrysogenum Se ei ollut helppoa, koska laboratoriossa käytetty viljelyväliaine ei edistä seksuaalirakenteiden kehittymistä.

Vuonna 2013 Saksan myologi Julia Böhm ja yhteistyökumppanit onnistuivat stimuloimaan lajien seksuaalista lisääntymistä. Tätä varten ne sijoittivat kaksi erilaista kilpailua agariin yhdistettynä kaurapuuroon. Kapselit altistettiin pimeyteen lämpötilassa välillä 15 - 27 ° C.

Viiden viikon ja kolmen kuukauden välisen inkuboinnin jälkeen havaittiin cleistocecin muodostuminen (suljetut pyöristetyt askot). Nämä rakenteet muodostettiin näiden kahden rodun välisessä kosketusvyöhykkeessä.

Tämä koe osoitti, että P. chrysogenum seksuaalinen lisääntyminen on heterotaalista. On välttämätöntä tuottaa askogoniumi (naarasrakenne) ja kahden eri rodun anteridium (urosrakenne).

Asogoniumin ja anteridiumin muodostumisen jälkeen sytoplasmat (plasmogamia) ja sitten ytimet (kariogiamia) sulake. Tämä solu siirtyy meioosiin ja aiheuttaa askosporoja (seksuaaliset itiöt).

Viljelyväliaineet

Viljelyalustan pesäkkeet kasvavat hyvin nopeasti. Ne ovat samettimaisia ​​kuin puuvilla ulkonäöltään, valkoisilla myykeillä reunoilla. Pesäkkeet ovat sinertävän vihreitä ja tuottavat rikkaan, kirkkaan keltaisen eksudaatin. 

Hedelmäiset aromit ovat läsnä pesäkkeissä, kuten ananas. Joissakin roduissa haju ei kuitenkaan ole kovin merkittävä.

penisilliini

Penisilliini on ensimmäinen antibiootti, jota on käytetty menestyksekkäästi lääketieteessä. Ruotsin mykologi Alexander Fleming havaitsi tämän sattumalta vuonna 1928.

Tutkija suoritti kokeilun suvun bakteerien kanssa stafylokokki ja kasvualusta oli kontaminoitu sienellä. Fleming totesi, että sienten kehittyneessä paikassa bakteerit eivät kasva.

Penisilliinit ovat beeta-laktaamiantibiootteja, ja luonnollista alkuperää olevat aineet luokitellaan useisiin tyyppeihin niiden kemiallisen koostumuksen mukaan. Nämä vaikuttavat pääasiassa grampositiivisiin bakteereihin, jotka hyökkäävät sen soluseinää ja jotka koostuvat pääasiassa peptidoglykaanista.

On olemassa useita lajeja Penicillium pystyy tuottamaan penisilliiniä, mutta P. chrysogenum Se on suurin tuottavuus. Ensimmäinen kaupallinen penisilliini valmistettiin vuonna 1941 ja jo vuonna 1943 se pystyi tuottamaan laajamittaisesti.

Luonnolliset penisilliinit eivät ole tehokkaita joillekin penisilliini-entsyymiä tuottaville bakteereille. Tällä entsyymillä on kyky tuhota penisilliinin ja inaktiivisen kemiallinen rakenne.

Kuitenkin on ollut mahdollista tuottaa puolisynteettisiä penisilliinejä muuttamalla liemen koostumusta, jossa Penicillium. Näillä on se etu, että ne ovat penisilliiniresistenttejä, joten ne ovat tehokkaampia tiettyjä taudinaiheuttajia vastaan.

viittaukset

1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer ja U Kück (2013) Seksuaalinen lisääntyminen ja parittelutyyppinen välitteinen kannan kehitys penisilliinissä -tuotantava sieni Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken ja RA Samson (2011) Penicillium ja Trichocomaceaen erottaminen kolmeen perheeseen. Mycology-opinnot 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson ja MC Fisher (2011) Speciation huolimatta maailmanlaajuisesti päällekkäisistä jakeluista Penicillium chrysogenum: Aleksanteri Flemingin onnen sieni-populaation geneettisyys. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Ehdotukset nomina specifica conservanda ja rejicienda in Aspergillus ja Penicillium (sienet). Taxon 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Penisilliinin historia ja valmistus Chilessä. Chil. Tartuttaa. 23: 172-176.
6. Roncal, T ja U Ugalde (2003) Penicillium. Mikrobiologian tutkimus. 154: 539-546.