Đặc điểm Penicillium chrysogenum, phân loại học, hình thái, môi trường sống



Penicillium chrysogenum Đây là loài nấm được sử dụng thường xuyên nhất trong sản xuất penicillin. Các loài nằm trong chi Penicillium thuộc họ Aspergilliaceae của Ascomycota.

Nó được đặc trưng bởi là một loại nấm sợi, với sợi nấm vách ngăn. Khi được trồng trong phòng thí nghiệm, các thuộc địa của chúng phát triển nhanh. Chúng có vẻ ngoài mềm mượt như bông và màu xanh lục.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung
  • 2 Phylogeny và phân loại học
    • 2.1 Đồng nghĩa
    • 2.2 Chu vi hiện tại
  • 3 Hình thái
  • 4 môi trường sống
  • 5 Sinh sản
    • 5.1 Sinh sản vô tính
    • 5.2 Sinh sản hữu tính
  • 6 Phương tiện văn hóa
  • 7 Penicillin
  • 8 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

P. chrysogenum Nó là một loài hoại sinh. Nó có thể phân hủy chất hữu cơ để tạo ra các hợp chất carbon đơn giản mà nó sử dụng trong thực phẩm của mình.

Loài này có mặt ở khắp nơi (nó có thể được tìm thấy ở bất cứ đâu) và người ta thường tìm thấy nó trong không gian kín, đất hoặc liên kết với thực vật. Nó cũng phát triển trên bánh mì và bào tử của nó là phổ biến trong bụi.

Các bào tử của P. chrysogenum chúng có thể tạo ra dị ứng đường hô hấp và phản ứng da. Nó cũng có thể tạo ra nhiều loại độc tố ảnh hưởng đến con người.

Sản xuất Penicillin

Việc sử dụng nổi tiếng nhất của loài là sản xuất penicillin. Loại kháng sinh này lần đầu tiên được phát hiện bởi Alexander Fleming vào năm 1928, mặc dù về nguyên tắc, ông đã xác định nó là P. rubrum.

Mặc dù có những loài khác của Penicillium có khả năng sản xuất penicillin, P. chrysogenum Nó là phổ biến nhất. Công dụng ưu tiên của nó trong ngành dược phẩm là do sản xuất kháng sinh cao.

Sinh sản

Chúng sinh sản vô tính thông qua conidia (bào tử vô tính) xảy ra ở conidiophores. Đây là những cây cương cứng và có thành mỏng, với một vài phialide (tế bào tạo ra conidia).

Sinh sản hữu tính xảy ra thông qua ascospores (bào tử tình dục). Chúng được sản xuất trong ascos vách dày (thân cây).

Ascospores (bào tử tình dục) được sản xuất trong ascos (cơ thể đậu quả). Đây là cleistothecium (tròn) và có các bức tường bị xơ cứng.

Sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp

Các chất chuyển hóa thứ cấp là các hợp chất hữu cơ được tạo ra bởi các sinh vật sống không can thiệp trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của chúng. Trong trường hợp nấm, các hợp chất này giúp xác định chúng. 

P. chrysogenum nó được đặc trưng bởi sản xuất roquefortina C, meleagrina và penicillin. Sự kết hợp các hợp chất này tạo điều kiện cho việc xác định chúng trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, nấm tạo ra các chất chuyển hóa thứ cấp có màu khác. Các xanthoxilins là nguyên nhân gây ra màu vàng của chất tiết đặc trưng của loài.

Mặt khác, nó có thể tạo ra aflatoxin, đó là độc tố mycotoxin gây hại cho con người. Những chất độc này tấn công hệ thống gan và có thể dẫn đến xơ gan và ung thư gan. Các bào tử của nấm làm nhiễm độc các loại thực phẩm khác nhau mà khi ăn vào có thể gây ra bệnh lý này.

Dinh dưỡng

Các loài là hoại sinh. Nó có khả năng sản xuất các enzyme tiêu hóa được giải phóng trên chất hữu cơ. Các enzyme này làm suy giảm chất nền, phá vỡ các hợp chất carbon phức tạp.

Sau đó, các hợp chất đơn giản nhất được giải phóng và có thể được hấp thụ bởi sợi nấm. Các chất dinh dưỡng không được tiêu thụ, tích lũy dưới dạng glycogen.

Phylogeny và phân loại học

P. chrysogenum được Charles Thom mô tả lần đầu tiên vào năm 1910. Loài này có từ đồng nghĩa (tên gọi khác nhau của cùng một loài)..

Đồng nghĩa

Fleming năm 1929 đã xác định loài sản xuất penicillin là P. rubrum, do sự hiện diện của một thuộc địa màu đỏ. Sau đó, các loài được chỉ định dưới tên P. notatum.

Năm 1949, các nhà nấm học Raper và Thom chỉ ra rằng P. notatum đồng nghĩa với P. chrysogenum. Năm 1975, một đánh giá về nhóm các loài liên quan đã được thực hiện P. chrysogenum và mười bốn từ đồng nghĩa đã được đề xuất cho tên này.

Số lượng lớn từ đồng nghĩa của loài này có liên quan đến khó khăn trong việc thiết lập các ký tự chẩn đoán. Nó đã được đánh giá cao rằng các biến thể trong môi trường nuôi cấy ảnh hưởng đến một số đặc điểm. Điều này đã dẫn đến việc xác định sai lầm của đơn vị phân loại.

Thật thú vị khi lưu ý rằng đối với nguyên tắc ưu tiên (tên được xuất bản), tên của đơn vị phân loại lâu đời nhất là P. griseoroseum, xuất bản năm 1901. Tuy nhiên, P. chrysogenum nó vẫn là một cái tên được bảo tồn để sử dụng rộng rãi.

Hiện nay, các ký tự chính xác nhất để xác định loài là sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp. Sự hiện diện của roquefortina C, penicillin và meleagrina, đảm bảo nhận dạng chính xác.

Chu vi hiện tại

P. chrysogenum được đăng ký vào phần Hoa cúc của chi Penicillium. Chi này nằm trong họ Aspergilliaceae theo thứ tự Eurotiales de los Ascomycota.

Phần Chrysogena được đặc trưng bởi sự hiện diện của terverticilados và bốn-verticilados conidiophores. Các phialide nhỏ và các khuẩn lạc nói chung là mượt mà. Các loài thuộc nhóm này chịu được độ mặn và hầu hết đều sản xuất penicillin.

13 loài đã được báo cáo cho phần này, P. chrysogenum các loại loài. Phần này là một nhóm đơn ngành và là anh em của phần Roquefortorum.

Hình thái

Nấm này trình bày sợi nấm. Các sợi nấm có vách ngăn, đó là đặc trưng của Ascomycota.

Các conidiophores là terverticilados (với sự phân nhánh phong phú). Đây là những bức tường mỏng và mịn, kích thước 250-500 mm.

Các metullas (các nhánh của conidiophore) có thành trơn và các phialide là ampuliform (hình chai) và thường có thành dày.

Các conidia là subglobose đến elip, đường kính 2,5 - 3,5 μm và các bức tường mịn khi quan sát bằng kính hiển vi quang học. Trong kính hiển vi điện tử quét, các bức tường được chiếu sáng.

Môi trường sống

P. chrysogenum Nó là quốc tế. Loài này đã được tìm thấy mọc ở vùng biển, cũng như trong đất rừng tự nhiên ở vùng ôn đới hoặc nhiệt đới.

Đây là một loài mesophilic có thể phát triển trong khoảng 5 - 37 ° C, với mức tối ưu ở 23 ° C. Ngoài ra, nó là xerophilous, vì vậy nó có thể phát triển trong môi trường khô. Mặt khác, nó chịu được độ mặn.

Do khả năng phát triển trong điều kiện môi trường đa dạng, người ta thường tìm thấy nó trong không gian nội thất. Nó đã được tìm thấy trong các hệ thống điều hòa không khí, tủ lạnh và nhà vệ sinh, trong số những người khác.

Đây là một loại nấm thường xuyên là mầm bệnh của cây ăn quả như đào, quả sung, quả có múi và ổi. Ngoài ra, nó có thể làm ô nhiễm ngũ cốc và thịt. Nó cũng phát triển trên thực phẩm chế biến như bánh mì và bánh quy.

Sinh sản

Trong P. chrysogenum có một ưu thế của sinh sản vô tính. Trong hơn 100 năm nghiên cứu về loại nấm này, cho đến năm 2013 sinh sản hữu tính ở loài này chưa được chứng minh.

Sinh sản vô tính

Điều này xảy ra thông qua việc sản xuất conidia trong conidiophores. Sự hình thành của conidia có liên quan đến sự biệt hóa của các tế bào sinh sản chuyên biệt (phialide).

Việc sản xuất conidia bắt đầu khi một sợi nấm thực vật ngăn chặn sự phát triển của nó và hình thành vách ngăn. Sau đó, khu vực này bắt đầu phình ra và một loạt các nhánh được hình thành. Tế bào đỉnh của các nhánh khác nhau trong phialid bắt đầu phân chia theo nguyên phân để tạo ra conidia.

Conidia chủ yếu bị phân tán bởi gió. Khi các conidiospores đạt đến một môi trường thuận lợi, chúng nảy mầm và sinh ra cơ thể thực vật của nấm.

Sinh sản hữu tính

Nghiên cứu về giai đoạn tình dục trong P. chrysogenum Điều đó không dễ dàng, bởi vì môi trường nuôi cấy được sử dụng trong phòng thí nghiệm không thúc đẩy sự phát triển của các cấu trúc tình dục.

Vào năm 2013, nhà nấm học người Đức Julia Böhm và cộng tác viên, đã tìm cách kích thích sinh sản hữu tính ở loài này. Đối với điều này, họ đã đặt hai chủng tộc khác nhau trên môi trường thạch kết hợp với bột yến mạch. Các viên nang đã bị bóng tối ở nhiệt độ từ 15 ° C đến 27 ° C.

Sau một thời gian ủ bệnh từ năm tuần đến ba tháng, sự hình thành của cleistoceci (ascos tròn kín) đã được quan sát. Những cấu trúc này được hình thành trong vùng tiếp xúc giữa hai chủng tộc.

Thí nghiệm này cho thấy rằng trong P. chrysogenum sinh sản hữu tính là dị. Cần phải sản xuất một ascogonium (cấu trúc nữ) và anteridium (cấu trúc nam) của hai chủng tộc khác nhau.

Sau khi hình thành ascogonium và antheridium, tế bào chất (plasmogamy) và sau đó là cầu chì hạt nhân (cariogamy). Tế bào này xâm nhập vào cơ thể và làm phát sinh ascospores (bào tử tình dục).

Văn hóa truyền thông

Các thuộc địa trong các phương tiện truyền thông văn hóa phát triển rất nhanh. Chúng có vẻ ngoài mềm mượt như bông, với sợi nấm màu trắng ở rìa. Các thuộc địa có màu xanh lục và tạo ra một màu vàng tươi, phong phú. 

Hương thơm trái cây có mặt trong các thuộc địa, tương tự như dứa. Tuy nhiên, ở một số giống không có mùi.

Penicillin

Penicillin là loại kháng sinh đầu tiên được sử dụng thành công trong y học. Điều này được phát hiện tình cờ bởi nhà nấm học người Thụy Điển Alexander Fleming vào năm 1928.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm với vi khuẩn thuộc chi Tụ cầu khuẩn và môi trường nuôi cấy bị nhiễm nấm. Fleming lưu ý rằng tại nơi nấm phát triển, vi khuẩn không phát triển.

Penicillin là kháng sinh beta-lactam và những loại có nguồn gốc tự nhiên được phân loại thành nhiều loại theo thành phần hóa học của chúng. Chúng hoạt động chủ yếu trên vi khuẩn gram dương tấn công thành tế bào của nó bao gồm chủ yếu là peptidoglycan.

Có một số loài Penicillium có thể sản xuất penicillin, nhưng P. chrysogenum Đây là một trong những năng suất cao nhất. Penicillin thương mại đầu tiên được sản xuất vào năm 1941 và đến năm 1943, nó đã có thể được sản xuất trên quy mô lớn.

Penicillin tự nhiên không hiệu quả đối với một số vi khuẩn sản xuất enzyme penicillin. Enzyme này có khả năng phá hủy cấu trúc hóa học của penicillin và không hoạt động.

Tuy nhiên, người ta đã có thể sản xuất penicillin bán tổng hợp bằng cách thay đổi thành phần của nước dùng trong đó Penicillium. Chúng có ưu điểm là chúng kháng penicillin, do đó hiệu quả hơn đối với một số mầm bệnh.

Tài liệu tham khảo

  1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pög sản xuất nấm Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken và RA Samson (2011) Phylogeny của Penicillium và sự phân chia của Trichocomaceae thành ba họ. Các nghiên cứu về Mycology 70: 1-51.
  3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson và MC Fisher (2011) Mặc dù có sự phân phối chồng chéo trên toàn cầu trong Penicillium chrysogenum: di truyền quần thể của nấm may mắn của Alexander Fleming. Sinh thái học phân tử 20: 4288-4301.
  4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Các đề xuất cho nomina cụ thể bảo tồn và giới thiệu trong Aspergillus và Penicillium (Nấm). Taxon 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Lịch sử của penicillin và sản xuất tại Chile. Mục sư Chile. Lây nhiễm. 23: 172-176.
  6. Roncal, T và U Ugalde (2003) Cảm ứng hội tụ trong Penicillium. Nghiên cứu về Vi sinh vật. 154: 539-546.