Penicillium chrysogenum egenskaper, taksonomi, morfologi, habitat



Penicillium chrysogenum Det er sopparten som oftest brukes i produksjon av penicillin. Arten er innenfor slekten Penicillium av Aspergilliaceae-familien av Ascomycota.

Det er preget av å være en filamentøs sopp, med septathyphae. Når de vokser i laboratoriet, vokser deres kolonier raskt. De har fløyelsaktig til cottony utseende og blåaktig grønn farge.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 Phylogeni og taksonomi
    • 2.1 Synonym
    • 2.2 Nåværende omskjæring
  • 3 Morfologi
  • 4 habitat
  • 5 Reproduksjon
    • 5.1 Seksuell reproduksjon
    • 5.2 Seksuell reproduksjon
  • 6 Kulturmedier
  • 7 Penicillin
  • 8 referanser

Generelle egenskaper

P. chrysogenum Det er en saprophytic art. Det er i stand til å dekomponere organisk materiale for å produsere enkle karbonforbindelser som den bruker i maten.

Arten er allestedsnærværende (den finnes overalt), og det er vanlig å finne det i lukkede rom, jorda eller tilknyttet planter. Det vokser også på brød og dets sporer er vanlige i støvet.

Sporene av P. chrysogenum de kan generere respiratoriske allergier og hudreaksjoner. Det kan også produsere ulike typer toksiner som påvirker mennesker.

Penicillin produksjon

Den mest kjente bruken av arten er produksjon av penicillin. Dette antibiotikum ble først oppdaget av Alexander Fleming i 1928, selv om han identifiserte det i prinsippet som P. rubrum.

Selv om det finnes andre arter av Penicillium Kunne produsere penicillin, P. chrysogenum Det er den vanligste. Den foretrukne bruken i farmasøytisk industri skyldes den høye produksjonen av antibiotika.

reproduksjon

De reproduserer aseksuelt gjennom conidier (aseksuelle sporer) som forekommer i conidiophorer. Disse er oppreist og tynnvegget, med få fialider (celler som produserer conidier).

Seksuell reproduksjon skjer gjennom ascosporer (seksuelle sporer). Disse er produsert i tykkvegget ascos (fruiting bodies).

Ascospores (seksuelle sporer) er produsert i ascos (fruiting bodies). Disse er cleistothecium (avrundet) og har sine sklerotiserte vegger.

Produksjon av sekundære metabolitter

Sekundære metabolitter er organiske forbindelser produsert av levende ting som ikke direkte interfererer med stoffskiftet. Ved svampe hjelper disse stoffene til å identifisere dem. 

P. chrysogenum Det er preget av å produsere roquefortina C, meleagrina og penicillin. Denne kombinasjonen av forbindelser letter deres identifikasjon i laboratoriet. I tillegg produserer soppen andre fargede sekundære metabolitter. Xantoksidene er årsaken til den gule fargen på det typiske ekssudatet av arten.

På den annen side kan det produsere aflatoksiner, som er mykotoksiner som er skadelige for mennesker. Disse toksinene angriper leversystemet og kan føre til skrumplever og leverkreft. Svampens sporer forurenser ulike matvarer som når de inntas, kan forårsake denne patologien.

ernæring

Arten er saprofytisk. Det har evnen til å produsere fordøyelsesenzymer som frigjøres på organisk materiale. Disse enzymer nedbryter substratet, bryter ned komplekse karbonforbindelser.

Deretter frigjøres de enkleste forbindelsene og kan absorberes av hyphae. Næringsstoffer som ikke konsumeres, akkumuleres som glykogen.

Phylogeny og taksonomi

P. chrysogenum ble først beskrevet av Charles Thom i 1910. Arten har et synonym (forskjellige navn for samme art)..

synonymy

Fleming i 1929 identifiserte penicillin-produserende art som P. rubrum, på grunn av tilstedeværelsen av en rød koloni. Deretter ble arten tildelt under navnet P. notatum.

I 1949 indikerte mykologene Raper og Thom at P. notatum er synonymt med P. chrysogenum. I 1975 ble det gjennomført en gjennomgang av gruppen av beslektede arter P. chrysogenum og fjorten synonymer ble foreslått for dette navnet.

Det store antallet synonymer for denne arten er relatert til vanskeligheten med å etablere diagnostiske tegn. Det har blitt verdsatt at variasjoner i kulturmediet påvirker noen egenskaper. Dette har ført til feilaktige identifikasjoner av taksen.

Det er interessant å merke seg at for prioritetsprinsippet (fornavn publisert) er navnet på den eldste taxonen P. griseoroseum, publisert i 1901. Ikke desto mindre, P. chrysogenum Det forblir som et navn bevart for sin brede bruk.

For tiden er de mest nøyaktige tegnene for å identifisere arten produksjon av sekundære metabolitter. Tilstedeværelsen av roquefortina C, penicillin og meleagrina garanterer riktig identifikasjon.

Nåværende omskjæring

P. chrysogenum er omkranset av seksjonen Chrysogena av slaget Penicillium. Denne slekten er lokalisert i familien Aspergilliaceae av ordren Eurotiales de los Ascomycota.

Chrysogena-delen er preget av nærvær av terverticilados og fire vertikilados conidiophorer. Fialidene er små og koloniene generelt fløyelsagtige. Arten av denne gruppen er tolerant overfor saltholdighet og nesten alle produserer penicillin.

13 arter er rapportert for seksjonen, å være P. chrysogenum type arten. Denne delen er en monofyletisk gruppe og er en bror av Roquefortorum-delen.

morfologi

Denne soppen presenterer filamentøs mycelia. Den hyphae er septat, som er karakteristisk for Ascomycota.

Conidiophorene er terverticilados (med rikelig forgreninger). Disse er tynne og glatte vegger, som måler 250-500 μm.

Metullas (grener av conidiophore) har glatte vegger og phialides er ampuliform (flaskeformet), og ofte med tykke vegger.

Konidiene er subglobose til elliptiske, 2,5 - 3,5 μm i diameter og glatte vegger når observert med det optiske mikroskop. I skanningelektronmikroskopet er veggene tuberkulerte.

habitat

P. chrysogenum Det er kosmopolitisk. Arten er funnet å vokse i marine farvann, så vel som i jorda av naturlige skoger i tempererte eller tropiske soner.

Det er en mesofil art som kan vokse mellom 5 - 37 ° C, med sitt optimale ved 23 ° C. I tillegg er det xerofil, så det kan utvikle seg i tørre omgivelser. På den annen side er det tolerant for saltholdighet.

På grunn av muligheten til å vokse i ulike miljøforhold, er det vanlig å finne det i innvendige rom. Det har blitt funnet blant annet i klimaanlegg, kjøleskap og toaletter.

Det er en hyppig sopp som et patogen av frukttrær som fersken, fiken, sitrusfrukter og guavas. Det kan også forurense korn og kjøtt. Det vokser også på bearbeidede matvarer som brød og kjeks.

reproduksjon

i P. chrysogenum Det er en overvekt av aseksuell reproduksjon. I mer enn 100 år av studien av sopp, frem til 2013 var seksuell reproduksjon i arten ikke bevist.

Seksuell reproduksjon

Dette skjer gjennom produksjon av conidier i conidiophorer. Dannelsen av conidier er forbundet med differensiering av spesialiserte reproduktive celler (phialider).

Produksjonen av conidia begynner når en vegetativ hypha stopper veksten og septumformene. Da begynner dette området å svulme og en rekke grener blir dannet. Den apikale cellen av grenene adskiller seg i phialidet som begynner å splitte ved mitose for å gi opphav til konidien.

Konidiene er hovedsakelig spredt av vinden. Når conidiosporene kommer til et gunstig miljø, spiser de og gir opphav til soppens vegetative kropp.

Seksuell reproduksjon

Studien av den seksuelle fasen i P. chrysogenum Det var ikke lett, fordi kulturmediene som brukes i laboratoriet ikke fremmer utviklingen av seksuelle strukturer.

I 2013 klarte den tyske mykologen Julia Böhm og samarbeidspartnere å stimulere seksuell reproduksjon i arten. For dette plasserte de to forskjellige løp på agar kombinert med havremel. Kapslene ble underkastet mørke ved en temperatur mellom 15 ° C og 27 ° C.

Etter en inkuberingstid mellom fem uker til tre måneder ble dannelsen av cleistoceci (lukket avrundet askos) observert. Disse strukturene ble dannet i kontaktsonen mellom de to løpene.

Dette eksperimentet viste at i P. chrysogenum seksuell reproduksjon er heterotisk. Det er nødvendig å produsere en ascogonium (kvinnelig struktur) og et anteridium (mannlig struktur) av to forskjellige løp.

Etter dannelse av ascogonio og anteridio, cytoplasms (plasmogamia) og deretter kjernene (karyogamy) sikring. Denne cellen går inn i meiose og gir opphav til ascosporer (seksuelle sporer).

Kulturmedier

Koloniene i kulturmediene vokser veldig raskt. De er fløyelsete til cottony i utseende, med hvit mycelia ved kantene. Koloniene er blågrønne og produserer en rik, lysegul ekssudat. 

Fruktige aromaer er tilstede i koloniene, som ligner på ananas. Men i noen raser er lukten ikke veldig merket.

penicillin

Penicillin er det første antibiotikumet som har blitt brukt med hell i medisin. Dette ble tilfeldigvis av den svenske mykologen Alexander Fleming i 1928 oppdaget.

Forskeren gjennomførte et eksperiment med bakterier av slekten Staphylococcus og kulturmediet var forurenset med soppen. Fleming bemerket at på stedet der soppen utviklet seg, vokste bakteriene ikke.

Penicilliner er beta-laktam antibiotika, og de av naturlig opprinnelse er klassifisert i flere typer i henhold til deres kjemiske sammensetning. Disse handler hovedsakelig om Gram-positive bakterier som angriper sin cellevegg, som hovedsakelig består av peptidoglykan.

Det er flere arter av Penicillium Kunne produsere penicillin, men P. chrysogenum Det er den som har den høyeste produktiviteten. Det første kommersielle penisillin ble produsert i 1941 og allerede i 1943 kunne det produseres i stor skala.

Naturlige penicilliner er ikke effektive mot noen bakterier som produserer penicillin-enzymet. Dette enzymet har evnen til å ødelegge den kjemiske strukturen av penicillin og den inaktive.

Det har imidlertid vært mulig å produsere halvsyntetiske penisilliner ved å endre sammensetningen av buljongen hvor Penicillium. Disse har fordelen at de er penisillinresistente, derfor mer effektive mot noen patogener.

referanser

  1. Böhm J, Hoff B, C O'Gorman, S Wolfer, Klix V, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, Pöggoler S, P og U Kuck Dyer (2013) seksuell reproduksjon og paringstype-mediert stammeutvikling på penicillin -producerende sopp Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken og RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium og segregasjonen av Trichocomaceae i tre familier. Studier i mykologi 70: 1-51.
  3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson og MC Fisher (2011) Spesiering TROSS globalt overlappende fordelinger i Penicillium chrysogenum: populasjonsgenetikk av Alexander Flemings heldig sopp. Molekylær økologi 20: 4288-4301.
  4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, Samson RA, AC Stolk (1992) Forslag til lønn Spesifik conservanda og rejicienda i Aspergillus og Penicillium (sopp). Taxon 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Historien om penicillin og dens fremstilling i Chile. Rev. Chil. Infisere. 23: 172-176.
  6. Roncal, T og U Ugalde (2003) Conidiation induksjon i Penicillium. Forskning i mikrobiologi. 154: 539-546.