Μονοκύτταροι μύκητες:λειτουργίες, χρήσεις, αναπαραγωγή

Οι μονοκύτταροι μύκητες Αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο και είναι ζυμομύκητες, όλοι οι άλλοι τύποι μυκήτων είναι πολυκύτταροι.

Οι ζύμες είναι μονοκύτταρα μέλη μυκήτων και βρίσκονται συνήθως στη μαγιά ψησίματος και ζυθοποιίας. Θεωρούνται ένας από τους πρώτους εξημερωμένους οργανισμούς που είναι γνωστοί στον άνθρωπο και μπορούν να βρεθούν φυσικά στις φλούδες ορισμένων ώριμων φρούτων.

Η μαγιά είναι πολύ μικρή για να τη δει κανείς με γυμνό μάτι, αλλά μπορεί να δει σε μεγάλες ομάδες φρούτων και φύλλων ως λευκή ουσία σε σκόνη. Ορισμένοι ζυμομύκητες είναι ήπια έως επικίνδυνα παθογόνα για τον άνθρωπο και τα άλλα ζώα, ιδιαίτερα τα Candida albicans, Histoplasma και Blastomyces.

Ως μονοκύτταρος οργανισμός, τα κύτταρα ζυμομύκητα αποικίζονται γρήγορα, διπλασιάζοντας συχνά το μέγεθος του πληθυσμού κατά 75 λεπτά έως 2 ώρες. Επιπλέον, είναι ευκαρυωτικοί οργανισμοί που δεν μπορούν να λάβουν τις διατροφικές τους ανάγκες με φωτοσύνθεση και απαιτούν μειωμένη μορφή άνθρακα ως πηγή τροφής.

Οι ζύμες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία, ιδιαίτερα στους τομείς των τροφίμων και της μπύρας. Η μαγιά μπύρας πήρε το όνομά της από τη χρήση της ως παράγοντα ζύμωσης στη βιομηχανία ζυθοποιίας.

Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται κατά τη διαδικασία ζύμωσης του S. cerevisiae (στη λατινική μπύρα) είναι επίσης ένας παράγοντας μαγιάς που χρησιμοποιείται συχνά στην παρασκευή ψωμιού και άλλων αρτοσκευασμάτων.

Λειτουργία μονοκύτταρων μυκήτων

Οι μονοκύτταροι οργανισμοί έχουν ποικίλες λειτουργίες, αν και γενικά χρειάζεται να συνθέσουν όλα τα θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για να επιβιώσει το κύτταρο, καθώς ο οργανισμός πρέπει να εκτελέσει όλες τις διαδικασίες για να λειτουργούν και αναπαράγονται.

Συνήθως είναι ανθεκτικά σε ακραίες θερμοκρασίες, αυτό σημαίνει ότι μπορούν να επιβιώσουν σε εξαιρετικά χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες.

Οι μονοκύτταροι μύκητες, όπως η μαγιά και η μούχλα, έχουν έναν σκοπό. Εκτός από το ότι χρησιμοποιείται για την παρασκευή αρτοσκευασμάτων όπως το ψωμί και για την παραγωγή μπύρας και κρασιού, έχει επίσης τη σημαντική λειτουργία της αποσύνθεσης της νεκρής ύλης.

Αναπαραγωγή

Όπως αναφέρθηκε, οι ζυμομύκητες είναι ευκαρυωτικοί οργανισμοί. Τυπικά έχουν διάμετρο περίπου 0,075 mm (0,003 ίντσες). Οι περισσότερες ζυμομύκητες αναπαράγονται ασεξουαλικά κατά την εκκολάπτιση:ένα μικρό εξόγκωμα προεξέχει από ένα βλαστοκύτταρο, μεγεθύνεται, ωριμάζει και αποσπάται.

Ορισμένες ζύμες αναπαράγονται με σχάση, τα βλαστοκύτταρα διαιρούνται σε δύο ίσα κύτταρα. Το Torula είναι ένα γένος άγριων ζυμών που είναι ατελείς, δεν σχηματίζουν ποτέ σεξουαλικά σπόρια.

Φυσικοί βιότοποι

Οι ζυμομύκητες είναι ευρέως διασκορπισμένοι στη φύση με μια εκτεταμένη ποικιλία οικοτόπων. Βρίσκονται συνήθως σε φύλλα φυτών, λουλουδιών και καρπών, καθώς και στο έδαφος.

Βρίσκονται επίσης στην επιφάνεια του δέρματος και στην εντερική οδό των θερμόαιμων ζώων, όπου μπορεί να ζουν συμβιωτικά ή ως παράσιτα.

Η λεγόμενη "λοίμωξη από ζυμομύκητες" προκαλείται συνήθως από την Candida albicans. Εκτός από το ότι είναι ο αιτιολογικός παράγοντας των κολπικών λοιμώξεων, η Candida είναι επίσης η αιτία της έκρηξης της πάνας και της τσίχλας του στόματος και του λαιμού.

Εμπορική χρήση

Στην εμπορική παραγωγή, τα επιλεγμένα στελέχη ζύμης τροφοδοτούνται με διάλυμα ορυκτών αλάτων, μελάσας και αμμωνίας. Όταν σταματήσει η ανάπτυξη, η μαγιά διαχωρίζεται από το θρεπτικό διάλυμα, πλένεται και συσκευάζεται.

Η μαγιά ψησίματος πωλείται σε συμπιεσμένα κέικ που περιέχουν άμυλο ή αποξηραμένη σε κοκκώδη μορφή αναμεμειγμένη με κορν φλάουρ.

Η μαγιά μπύρας και η διατροφική μαγιά μπορούν να καταναλωθούν ως συμπλήρωμα βιταμινών. Η μαγιά του εμπορίου είναι 50 τοις εκατό πρωτεΐνη και είναι πλούσια πηγή βιταμινών Β1, Β2, νιασίνης και φολικού οξέος.

Επιστημονικό ενδιαφέρον

Η μαγιά είναι ένα επίκεντρο μελέτης για ερευνητές σε όλο τον κόσμο και σήμερα υπάρχουν χιλιάδες επιστημονικά άρθρα.

Αυτό το ενδιαφέρον οφείλεται στο ότι αυτός ο μονοκύτταρος μύκητας είναι ένας οργανισμός που αναπτύσσεται γρήγορα σε μια φιάλη και του οποίου το DNA μπορεί εύκολα να χειριστεί, ενώ παρέχει πληροφορίες για βασικές ανθρώπινες βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένων των ασθενειών.

Επιπλέον, το ότι είναι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι εύκολο να μελετηθούν και έχουν μια κυτταρική οργάνωση παρόμοια με αυτή που υπάρχει σε ανώτερους και πολυκύτταρους οργανισμούς όπως οι άνθρωποι, δηλαδή έχουν πυρήνα και είναι λοιπόν ευκαρυώτες.

Αυτή η ομοιότητα στην κυτταρική οργάνωση μεταξύ ζυμομυκήτων και ανώτερων ευκαρυωτών μεταφράζεται σε ομοιότητες στις θεμελιώδεις κυτταρικές διαδικασίες τους, έτσι ώστε οι ανακαλύψεις που γίνονται σε ζυμομύκητες παρέχουν συχνά άμεσες ή έμμεσες ενδείξεις για το πώς οι βιολογικές διεργασίες εργασία στους ανθρώπους.

Από την άλλη πλευρά, οι μονοκύτταροι μύκητες αναπαράγονται γρήγορα και είναι απλός στον γενετικό χειρισμό. Υπάρχουν επίσης καλά καθορισμένοι γενετικοί χάρτες και μέθοδοι για τη ζύμη που έδωσαν στους ερευνητές την πρώτη τους άποψη για το γονιδίωμα και την οργάνωσή του και ήταν το αποκορύφωμα των γενετικών μελετών που χρονολογούνται από το πρώτο μισό του 20ού αιώνα.

Στην πραγματικότητα, χάρη στο γεγονός ότι το γονίδιο ζυμομύκητα είναι παρόμοιο στην αλληλουχία DNA με ένα ανθρώπινο γονίδιο, οι πληροφορίες που έλαβαν οι επιστήμονες στις μελέτες τους έδωσαν ισχυρές ενδείξεις για τον ρόλο αυτών των γονιδίων στον άνθρωπο.

Ιστορικές ανακαλύψεις

Πιστεύεται ότι η μαγιά έχει χρησιμοποιηθεί ως βιομηχανικός μικροοργανισμός για χιλιάδες χρόνια και ότι οι αρχαίοι Αιγύπτιοι χρησιμοποιούσαν τη ζύμωσή τους για να ανυψώσουν το ψωμί.

Υπάρχουν πέτρες λείανσης, θάλαμοι ψησίματος και σχέδια αρτοποιείων που χρονολογούνται χιλιάδες χρόνια πριν, ακόμη και οι αρχαιολογικές ανασκαφές έχουν αποκαλύψει τα λεγόμενα βάζα με ίχνη κρασιού.

Σύμφωνα με την ιστορία, αυτοί οι μονοκύτταροι μύκητες οπτικοποιήθηκαν για πρώτη φορά φακούς υψηλής ποιότητας γύρω στο έτος 1680 από τον Antoni van Leeuwenhoek.

Ωστόσο, σκέφτηκε ότι αυτά τα σφαιρίδια ήταν σωματίδια αμύλου από τον κόκκο που χρησιμοποιήθηκε για την παρασκευή του μούστου (το υγρό εκχύλισμα που χρησιμοποιείται στην ζυθοποιία), αντί για κύτταρα ζύμης για ζύμωση.

Αργότερα, το 1789, ένας Γάλλος χημικός ονόματι Antoine Lavoisier, συνέβαλε στην κατανόηση των βασικών χημικών αντιδράσεων που είναι απαραίτητες για την παραγωγή αλκοόλης από ζαχαροκάλαμο.

Αυτό έγινε με την εκτίμηση της αναλογίας των υλικών και των πρώτων υλών (αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα) μετά την προσθήκη πάστας μαγιάς. Ωστόσο, εκείνη την εποχή θεωρήθηκε ότι η μαγιά ήταν απλώς εκεί για να ξεκινήσει την αντίδραση αντί να είναι θεμελιώδης σε όλη τη διαδικασία.

Το 1815, ο Γάλλος χημικός, Joseph-Louis Gay-Lussac, ανέπτυξε μεθόδους για να κρατήσει το χυμό σταφυλιού σε κατάσταση χωρίς ζύμωση και ανακάλυψε ότι η εισαγωγή μαγιάς (που περιέχει μαγιά) ήταν απαραίτητη για τη μετατροπή του μούστου που δεν έχει υποστεί ζύμωση, αποδεικνύοντας τη σημασία της μαγιάς για την αλκοολική ζύμωση.

Στη συνέχεια, ο Charles Cagniard de la Tour το 1835, χρησιμοποίησε ένα μικροσκόπιο με μεγαλύτερη ισχύ για να αποδείξει ότι οι ζυμομύκητες ήταν μονοκύτταροι οργανισμοί και πολλαπλασιάζονταν με τη βλάστηση.

Στη δεκαετία του 1850, ο Λουί Παστέρ ανακάλυψε ότι τα ποτά που είχαν υποστεί ζύμωση προέρχονταν από τη μετατροπή της γλυκόζης σε αιθανόλη από τη ζύμη και όρισε τη ζύμωση ως "άπνοη".

Για να ανιχνεύσει το zimasa, ο Eduard Buchner κοντά στα τέλη του 1800, χρησιμοποίησε εκχυλίσματα χωρίς κύτταρα που ελήφθησαν με άλεση μαγιάς, τη συλλογή ενζύμων που προάγουν ή καταλύουν τη ζύμωση. Του απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ το 1907 για αυτή την έρευνα.

Μεταξύ 1933 και 1961, ο Ojvind Winge, γνωστός ως "ο πατέρας της γενετικής της ζύμης", μαζί με τον συνάδελφό του Otto Laustsen επινόησαν τεχνικές για να μικρο-χειριστεί τη μαγιά και έτσι να μπορέσει να διερευνήσει γενετικά.

Έκτοτε πολλοί άλλοι επιστήμονες έχουν πραγματοποιήσει καινοτόμες έρευνες και μερικοί από αυτούς έχουν βραβευτεί με το Νόμπελ για τις σημαντικές ανακαλύψεις τους, μεταξύ των οποίων:ο Dr. Leland Hartwell (2001); Dr. Roger Kornberg (2006); Οι γιατροί Elizabeth Blackburn, Carol Greider και Jack Szostak (2009), και πιο πρόσφατα οι γιατροί Randy Schekman, James Rothman και Thomas Südhof (2013) και Dr. Yoshinori Ohsumi (2016).

Αναφορές

1. Οι συντάκτες της Encyclopædia Britannica (2017). Μαγιά. Encyclopædia Britannica, Inc. Ανακτήθηκε από:global.britannica.com.
2. Kate G. (2015). Μονοκύτταρο ή πολυκύτταρο; Διασκέδαση με μύκητες. Ανακτήθηκε από:funwithfungus.weebly.com.
3. Οι συντάκτες της Wikipedia (2017). Μονοκύτταρος οργανισμός. Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια. Ανακτήθηκε από:en.wikipedia.org
4. Προσωπικό αναφοράς (2016). Τι είναι οι μονοκύτταροι μύκητες; Αναφορά. Ανακτήθηκε από:reference.com.
5. Μπάρι Σταρ (2016). Μονοκύτταρος μύκητας. Πανεπιστημιο του Στανφορντ. Ανακτήθηκε από:yeastgenome.org.