Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae

Komórki Sacharomyces cerevisiae w różnicowej mikroskopii interferencyjnej
Systematyka
Domena	eukarionty
Królestwo	grzyby
Typ	workowce
Klasa	drożdżaki
Rząd	drożdżakowce
Rodzina	drożdżakowate
Rodzaj	drożdże
Gatunek	Saccharomyces cerevisiae
Nazwa systematyczna
Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C. Hansen Meddn Carlsberg Lab. 2: 29 (1883)

Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C. Hansen – gatunek jednokomórkowych grzybów^[1], którego poszczególne szczepy (drożdże piekarniane, drożdże górnej fermentacji, drożdże winiarskie, gorzelnicze) znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach spożywczych i posiadają ogromne znaczenie dla człowieka, który wykorzystywał je już w starożytności w piekarnictwie, browarnictwie czy później w gorzelnictwie^[2].

Najprawdopodobniej zostały one odkryte i wyizolowane ze skórek winogron (na ciemnych owocach, na przykład śliwkach, czasami widać ich biały nalot, komórki drożdży występują w pokrywającym owoce wosku). Obecnie drożdże Saccharomyces cerevisiae to jeden z najpowszechniejszych modeli w badaniach, w biologii molekularnej i komórki, komórek eukariotycznych oraz jeden z najwnikliwiej badanych organizmów. Drożdże te odpowiedzialne są za fermentację alkoholową.

Komórki S. cerevisiae są owalne, o średnicy około 5 do 10 mikrometrów. Rozmnażają się bezpłciowo w procesie pączkowania.

Systematyka i nazewnictwo

Pozycja w klasyfikacji według Index Fungorum: Saccharomyces, Saccharomycetaceae, Saccharomycetales, Saccharomycetidae, Saccharomycetes, Saccharomycotina, Ascomycota, Fungi^[1].

Index Fungorum podaje ok. 120 synonimów naukowej nazwy Saccharomyces cerevisiae^[3]. Nazwa Saccharomyces to zlatynizowana wersja greckich słów oznaczających cukrowe grzyby lub cukrową pleśń (gr. sakharon, σάκχαρον + mýkitas, μύκητας). Epitet gatunkowy cerevisiae pochodzi z łaciny i znaczy piwne. Polskie nazwy tego gatunku są związane z najpopularniejszymi sposobami zastosowania drożdży.

Cykl życiowy

Drożdże występują w dwóch formach, w których mogą rosnąć i rozwijać się: haploidalna i diploidalna. Haploidy drożdżowe rozmnażają się w prostym cyklu wzrostu i następującej po nim mitozy, której efektem są potomne komórki o takim samym genotypie. Rozmnażanie drożdży na tej drodze nazywa się pączkowaniem. W przypadku stresu (na przykład braku pożywienia) haploidy umrą. Diploidy także mogą rozmnażać się przez pączkowanie, jednak w warunkach stresu mogą wejść na szlak sporulacji, produkując po podziałach mejotycznych haploidalne spory. Spory po rozwinięciu w dorosły organizm mogą kojarzyć się w pary (koniugować), odtwarzając diploida.

Cykl życiowy drożdży
1. Pączkowanie
2. Koniugacja
3. Worek

Chorobotwórczość

Rzeźba Saccharomyces cerevisiae w Hustopeču

Drożdże piekarskie rzadko zasiedlają ciało ludzkie. Gatunek ten może kolonizować drogi oddechowe, moczowe i przewód pokarmowy człowieka, zwłaszcza osłabionego innymi chorobami. Rzadko może to prowadzić do chorób takich jak fungemia, zapalenie wsierdzia, zapalenie płuc i zakażenie układu moczowo-płciowego lub skóry. Według danych z końca XX wieku zakażenie pochwy tym gatunkiem drożdży występowało z częstotliwością od niecałego procenta do kilku procent. Zakażeniu sprzyja wysokie stężenie glikogenu w niektórych tkankach i stanach zdrowotnych^[4]. Zakażenia tego typu są znacznie rzadsze niż wywołane przez drożdże z rodzaju Candida^[5]. S. cerevisiae jest uznawany za główny patogen zaburzenia zespołu fermentacji jelitowej^[6].

Zastosowanie drożdży Saccharomyces cerevisiae

Nauka

S. cerevisiae to jeden z najbardziej wykorzystywanych w nauce organizmów. Są wygodnym materiałem do badań, ponieważ ich hodowla nie jest skomplikowana, mają niskie wymagania, a przy tym szybki wzrost. Razem z E. coli jest jednym z modelowych organizmów jednokomórkowych. Znaczenie drożdży w nauce wzięło swój początek z ich szerokiego zastosowania w przemyśle. Ponadto drożdże cechuje dość prosta budowa, ale jednocześnie bardzo podobna do komórek ludzkich. Tak jak te ostatnie, komórki drożdży są eukariotyczne, w przeciwieństwie do prokariotycznej E. coli. Wiele białek ludzkich zostało odkrytych poprzez wcześniejsze badania ich homologów drożdżowych.

Saccharomyces cerevisiae był pierwszym organizmem eukariotycznym, dla którego poznano kompletną sekwencję genomu (Yeast Genome Project, YGP)^[7]. Powstała wskutek tego projektu baza danych jest narzędziem wielu dziedzin nauki, służącym do rozwijania wiedzy o mechanizmach i organizacji komórek eukariotycznych. Podobną bazą danych jest baza Munich Information Center for Protein Sequences, także będąca pokłosiem YGP.

Genom drożdży zawiera około 13 milionów par zasad i 6275 genów^[8]. Prawdopodobnie około 5800 z nich jest naprawdę funkcjonalnych. Około 1500 z nich to geny niezbędne do życia. Szacuje się, że około 23% genomu drożdży jest takie samo jak u ludzi.

Przemysł

Drożdże piekarnicze

W przemyśle Saccharomyces cerevisiae znane są już od czasów starożytnych. Już wtedy znalazły one zastosowanie w piekarnictwie, browarnictwie, gorzelnictwie i winiarstwie. Podczas pieczenia, na przykład chleba, wykorzystuje się je w produkcji zaczynu, gdzie ich aktywność służy do spulchniania ciasta. W browarnictwie S. cerevisiae używane są w produkcji piw fermentacji górnej (gdzie temperatura w procesie fermentacji utrzymywana jest najczęściej w zakresie od kilkunastu do dwudziestu-kilku stopni Celsjusza) – zwanych ale. Piwa fermentacji dolnej to produkt innego gatunku drożdży, najczęściej Saccharomyces carlsbergensis lub Brettanomyces sp. Ponieważ drożdże fermentacji górnej nie są w stanie przetwarzać pewnych cukrów, piwo takie jest zwykle bardziej słodkie o owocowym posmaku.

Przemysł spożywczy

Wysuszone drożdże spożywcze

„Kipiący” z naczynia drożdżowy rozczyn na chleb

Drożdże od wieków służyły do wypieków chleba i ciast, jako składnik zaczynu. Wydzielanie dużych objętości dwutlenku węgla, towarzyszące przeprowadzanej przez nie fermentacji, spulchnia i podnosi ciasto. Drożdżówki to przykład popularnego, słodkiego ciasta, którego smak, zapach oraz konsystencja związane są z użyciem drożdży. Obecnie drożdże do pieczenia dostępne są też w formie wysuszonej lub liofilizowanej. Po zalaniu ich wodą odzyskują aktywność i nadają się jako rozczyn do ciast.

Saccharomyces cerevisiae nadają się także do spożycia bezpośredniego, jako wegetariański (a nawet wegański) substytut wątróbki czy móżdżku albo sera. Są przy tym cennym źródłem wielu witamin (szczególnie grupy B). Jako takie bywały wykorzystywane przez więźniów, by pokryć niedobory witamin^[9].

Innym spożywczym produktem pochodzenia drożdżowego jest ich ekstrakt, czyli naturalny autolizat komórek drożdżowych, bogaty w peptydy, sole mineralne, aminokwasy. Ekstrakt drożdżowy jest także przemysłowym źródłem glutaminianu sodu.

Przypisy

Linki zewnętrzne

• Saccharomyces Genome Database (ang.)
• Wiki-projekt powiązany z SGD (ang.)
• What are Yeast. yeastgenome.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-02-09)]. (ang.)
• BioPIXIE (ang.)
• BioGRID: A General Repository for Saccharomyces cerevisiae Interactions (ang.)