Вы здесь

Saccharomyces carlsbergensis - характеристика биологического агента

Средняя: 5 (1 оценка)
Saccharomyces carlsbergensis

Морфолого - культуральные признаки Saccharomyces carlsbergensis

Saccharomyces carlsbergensis - пивные дрожжи низового брожения. Форма клеток лимоноподобная, клетки могут достигать 20-25 мкм.

Рисунок 1 - Клетки Saccharomyces carlsbergensis

Клетки суточной культуры на жидком пивном сусле овально-округлой формы, размере 7,0 × 8,4 мкм.

Рисунок 2 - Рост Saccharomyces carlsbergensis на жидкой питательной среде

Вызывают помутнение жидкости. По окончании брожения среда становится более прозрачным, дрожжи оседают на дно, образуя плотный осадок желтовато-белого цвета, отделяется при сильном взбалтывании комками. Пленка на поверхности среды не развивается.

На сусло-агаре - клетки дрожжей овальной формы размером 7-8 × 12-13 мкм.

Рисунок 3 - Колонии Saccharomyces carlsbergensis на агаризованной среде

Макроколония на агаре (20 сутки выращивания) округлой формы, блестящая, профиль кратеровидный, поверхность колонии радиально исчерченность с темно-коричневыми концентрическими кругами, край волнистый, структура однородная, консистенция мажущаяся. Штрих на косом сусло-агаре выпуклый, с ровными краями, желтовато-белого цвета, маслянистый.

Внесение триптофана в среду способствует формированию бархатистых колоний Saccharomyces carlsbergensis. Эндоспоры не образуют.

Дрожжевая клетка Saccharomyces carlsbergensis отграничена от внешней среды прочной эластичной стенкой (оболочкой), толщина которой составляет 70 -130 нм. Клеточная стенка содержит гемицеллюлозы (до 60-70% сухой массы), в состав которых входят глюканы, Манана и хитин.

Мананы и глюканы являются основными полимерами клеточной стенки в зависимости от условий культивирования они составляют 60-80% сухой массы стенки. Содержание хитина в клетках аскомицетних дрожжей, почкующихся, незначительный, всего 1-2% от сухой массы клеточной стенки, находится он главным образом в почках.

Много дрожжей, живущих в природных субстратах, особенно бедных доступными питательными веществами, формируют на поверхности клетки капсулу. Раньше думали, что капсула обеспечивает прикрепление клеток, препятствуя их смыванию, а также защищает клетку от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. Более поздние исследования показали, что наличие капсулы обеспечивает клетке утилизацию веществ при очень низкой их концентрации в окружающей среде.

Для капсул Saccharomyces carlsbergensis характерна более четкая ориентация фибрилл и строго параллельное их расположение.

Физиолого-биохимические признаки Saccharomyces carlsbergensis

Дрожжи Saccharomyces carlsbergensis являются факультативными анаэробами, обладают способностью сбраживать сахара при недостатке кислорода в среде и окислять эти сахара при достаточном количестве кислорода.

Скорость утилизации глюкозы в них достигает 100-300 мкмоль-ч, а скорость потребления кислорода - всего 5-50 мкмоль. Интересно отметить, что особенно низкая скорость потребления кислорода обнаружена в штаммов Saccharomyces carlsbergensis.

У Saccharomyces carlsbergensis скорость роста на глюкозных средах низкая. В этих дрожжей глюкоза репрессирует дыхательные ферменты и потому брожения является главным катаболическим путем превращения сахаров, даже в аэробных условиях. У них не наблюдается больших различий в скорости потребления сахара зависимости от присутствия или отсутствия кислорода. Небольшой эффект Пастера может проявляться только в специальных экспериментальных условиях, например в хемостатний культуре в стационарной фазе, или в клетках, сбраживают сахар в отсутствие источника азота. В нормальных условиях роста, при избытке в среде сахара и азотного питания в этих дрожжей пастеривский эффект не проявляется.

Наиболее благоприятное значение рН среды для роста дрожжей находится в пределах 3,5-5,0. Вероятно, эти границы рН совпадают с оптимальным значением рН для активности ферментов, связанных с плазматической мембраной.

Добавление в питательную среду сахара (15%), или соли (выше 1-1,5%) негативно влияет на жизнедеятельность дрожжей Saccharomyces carlsbergensis. Этиловый спирт подавляет их развитие в концентрации 2-5%. При содержании 12-14% спирта, брожение в большинстве случаев прекращается.

При действии глицерина на дрожжи Saccharomyces carlsbergensis снижается водная активность, тем самым снижается разница осмотического давления по обе стороны плазматической мембраны.

Установлено, что при концентрации выше 1 ммоль / л и рН ниже 4,0 сульфит вызывает быстрое уменьшение количества АТФ в клетках дрожжей Saccharomyces carlsbergensis, что приводит к их гибели. Если дрожжи выдерживать с сульфитом менее 1 ч, то снижение АТФ обратимое и клетки не погибают.

Сульфит вызывает ингибирование или инактивацию глицеральдегид-3-фостатдегидрогеназы - фермента, что приводит к накоплению глицеральдегид-3-фосфата и активации АТФ-гидролитических системы, что в свою очередь ведет к уменьшению количества АТФ.

Дрожжевая клетка Saccharomyces carlsbergensis состоит из клеточной стенки, цитоплазмы и органелл. Цитоплазма состоит из воды, различных белков, углеводов, липидов, минеральных веществ, определяющих ее вязкость. Цитоплазма осуществляет ряд важных функций, связанных с ростом клетки, в процессах транспорта. В цитоплазме содержатся структурные компоненты - органеллы, каждая из которых выполняет определенную физиологическую и биохимическую функцию. К органелл относятся ядро, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, вакуоли, микротельца, фаголизосомы, микротрубочки.

Ядро можно наблюдать в живых клетках дрожжей, используя фазово-контрастную и люминесцентные микроскопию, на фиксированных и окрашенных препаратах, а также при электронной микроскопии.

Диаметр ядра составляет 1-2 мкм. Обычно оно имеет сферическую форму, но в тех случаях, когда вакуоль оттесняет ядро к клеточной стенке, оно может деформироваться и становиться серповидным или веретенообразным. У клеток, почкующихся, ядро, как правило, располагается между почкой и вакуоли; сразу же после отделения почки оно перемещается в противоположную сторону материнской клетки. Ядро является главным компонентом клетки, так как именно в нем содержится почти вся генетическая информация клетки.

Митохондрии - высокоспециализированные органеллы. Количество митохондрий в клетке изменяется от 1 до 50 и зависит от условий культивирования и физиологического состояния. Каждая митохондрия отграниченная двойной мембраной. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует кристы. Размер и количество крист в значительной степени зависит от метаболического состояния клетки. Основная функция митохондрий заключается в выделении энергии путем окисления субстратов и накопления этой энергии в форме АТФ.

Рибосомы - ультрамикроскопические сферические гранулы, размером 20 нм. Для дрожжей характерные 80S-рибосомы, на их долю приходится до трети массы клетки.

Аппарат Гольджи оказывается в клетке Saccharomyces carlsbergensis очень редко. Он служит для секреции продуктов метаболизма клетки.

Эндоплазматическая сеть представляет собой систему мембранных пластин, канальцев, цистерн, окруженная мембраной. Мембрана сетки бывает двух типов: шероховатая и гладкая. Шероховатая эндоплазматическая сеть осуществляет внутриклеточный транспорт. Гладкая эндоплазматическая сеть участвует в обмене углеводов, синтезе липидов. Одна из главных функций эндоплазматической сети в дрожжевой клетке - участие в локальном росте клеточной стенки.

Лизосомы - тельца, окруженные липопротеидной мембраной. Они содержат большой набор ферментов, гидролизуют белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты.

Вакуоли являются производными эндоплазматического ретикулума или аппарата Гольджи. Размеры и форма вакуолей - неодинаковы. В цитоплазме молодых клеток дрожжей содержится обычно одна вакуоль, если они имеют сферическую или эллипсоидальной формы. В вакуолях находятся белки, положительно заряженные аминокислоты, липиды, углеводы и некоторые другие вещества. Вакуоли играют важную роль в явлениях осмоса благодаря способности накапливать в большом количестве ионы Na +, К +, Са2 +, Mg2 +, Cl-, SO42-В цитоплазме и вакуолях клеток обнаруживаются скопления гликогена, метахроматина (волютина), липидов, серы, сахаров и кристаллов кислот. Они находятся в клетке в осмотически-инертной форме и обычно не растворимые в воде.

Трегалоза и гликоген содержатся в клетках дрожжей в значительных количествах и является запасными веществами. Трегалоза преобладает у дрожжей, выращенных в аэробных условиях, а гликоген - в анаэробных (содержание его в некоторых случаях может составлять до 40% сухой массы клеток).

В начале брожения гликоген появляется в клетках в виде небольших включений, разбросанных в цитоплазме, которые затем сливаются в большие гранулы. Наличие гликогена легко обнаружить после обработки клеток раствором Люголя. К концу брожения он постепенно исчезает. Когда дрожжи спорулюють, гликоген накапливается в асках и используется аскоспорами во время их прорастания.

По типу питания Saccharomyces carlsbergensis - хемоорганогетеротрофный микроорганизм.

При ДНК-ДНК гибридизации Saccharomyces carlsbergensis обнаруживает родство и с Saccharomyces cerevisiae (57%), и с Saccharomyces bayanus (72%). Ученые полагают, что Saccharomyces carlsbergensis является частичным амфидиплоидом, которое может возникать при естественной гибридизации между S. cerevisiae и S. bayanus.

Размножение Saccharomyces carlsbergensis происходит вегетативным или половым способом. Наиболее благоприятной для спорообразования является температура 25°С. По мнению многих исследователей, лучшем спорообразования способствует щелочная реакция среды. На ацетатном агаре оптимум рН для спорообразования штамма Saccharomyces carlsbergensis составляет 8,4-10,6. На глюкозы агаре хорошо спорообразования пивных дрожжей наблюдается в пределах рН 7,0-8,4, в то же время на агаре из пирувата натрия лучшие результаты получены при рН 4,8-8,4.

Плотность клеточной популяции для спорообразования должна быть не менее 0,5 × 106 кл. / Моль агара, хотя влияние этого показателя зависит от состава среды и условий культивирования. Благоприятно влияет присутствие молекулярного кислорода, в то время как диоксид углерода в высокой концентрации сильно угнетает спорообразования.

Установлено, что ионы К + стимулируют спорообразования Saccharomyces carlsbergensis большей степени, чем Na +. Ионы K + не проявляют токсичности даже в высокой концентрации, a Na + и особенно Са2 + подавляют спорообразования в значительно меньшей концентрации.

По полового размножения в результате мейотического деления диплоидного ядра дрожжей образуются гаплоидные споры - аскоспоры и споридии. Чаще всего в АСКУ содержится 1-8 спор. Аскоспоры бывают 2-х видов спаривание:

  1. а
  2. α

Вследствие спаривания гаплоидных клеток но и α образуется нормальная диплоидная клетка а / α. Гаплоидные клетки одного типа также могут случайно спариваться, образуя аномальные диплоидные клетки а / а или α / α, которые размножаются только обычным бесполым путем - почкованием.

На процесс аскообразования влияет ряд факторов. Способность к споруляции зависит от стадии развития вегетативной клетки: только образованные клетки спорулюют медленнее, чем клетки, взятые в середине вегетативного клеточного цикла. Наиболее интенсивно спорулюют клетки, находящиеся в фазе последней трети клеточного цикла. Материнские клетки спорулюют лучше, чем дочерние. Одной из предпосылок для максимальной споруляции есть предварительная адаптация клеток к метаболизму.

У Saccharomyces carlsbergensis вегетативное размножение происходит путем многостороннего почкования, т.е. формирование почек на разных сторонах материнской клетки. Процесс почкования заключается в том, что в клетке появляется небольшой бугорок - почка. С ростом дочерней клетки перепонка, соединяющая его с материнской клеткой, сужается. Примерно через 2 часа молодая клетка отделяется от старой, оставляя на месте своего образования четкий рубец, структура которого зависит от способа вегетативного размножения. В неблагоприятных условиях образуются несколько почек, поскольку молодые клетки не отделяются от старой.

В течение жизни материнская клетка почкуется 25-30 раз. При вегетативном размножении ядро клетки делится путем митоза, т.е. в поколениях клеток сохраняется строго постоянное число хромосом. Различные дрожжи имеют неодинаковое количество хромосом. Считают, что в

Saccharomyces carlsbergensis в гаплоидному состоянии количество хромосом равно 17. В диплоидных клетках их количество удваивается.

Таксономическое положение Saccharomyces carlsbergensis

В 1984 г. была опубликована классификация Н. Дж. Крегер-ван Рой, которая на протяжении почти 16 лет считалась самой полной. Согласно этой классификации Saccharomyces carlsbergensis относятся к отделу Eumycota, подотдела Ascomycotina, класса Hemiascomycetes, порядка Endomycetales, семьи Saccharomycetaceae.

Согласно филогенетической классификации дрожжей К. П. Куртцман, Saccharomyces carlsbergensis относятся к классу Hemiascomycetes, порядка Saccharomycetales, семьи Candidaceae.

Таблица – Класификация Куртцмана (2000 г.)

Класс Порядок Семейтство Род
Hemiascomycete Saccharomycetales Candidaceae

Brettanomyces,Candida,

Saccharomyces

Базидиомицетные дрожжи Sporobolomycetaceae Sporobolomyces, Rhodotorula
Cryptococcaceae

Burelia,

 Cryptococcus,Trichosporon

Материал статьи любезно предоставила Просяник Алина.

Добавить комментарий

CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.