PENICILLIUM CHRYSOGENUM: YPATYBĖS, MORFOLOGIJA, BUVEINĖ - BIOLOGIJA - 2025

Penicillium chrysogenum yra grybelio rūšis, dažniausiai naudojama gaminant peniciliną. Ši rūšis priklauso Asicikotijos šeimos Aspergilliaceae šeimos Penicillium genčiai.

Jis apibūdinamas kaip gleivinis grybelis su septate hyphae. Auginant laboratorijoje, greitai auga kolonijos. Jie yra aksominės ar medvilnės spalvos ir melsvai žalios spalvos.

Penicillium chrysogenum, sin. Penicillium notatum. Autorius: „Crulina 98“, iš „Wikimedia Commons“

Bendrosios savybės

P. chrysogenum yra saprofitinė rūšis. Jis sugeba skaidyti organines medžiagas, kad gautų paprastus anglies junginius, kuriuos naudoja savo mitybos racione.

Rūšis yra visur paplitusi (ją galima rasti bet kur) ir yra įprasta ją rasti uždarose vietose, žemėje arba susieti su augalais. Taip pat auga ant duonos, o jos sporos yra paplitusios dulkėse.

P. chrysogenum sporos gali sukelti kvėpavimo takų alergijas ir odos reakcijas. Tai taip pat gali gaminti įvairių rūšių toksinus, kurie veikia žmones.

Penicilino gamyba

Labiausiai žinomas šios rūšies panaudojimas yra penicilino gamyba. Pirmą kartą šį antibiotiką Aleksandras Flemingas atrado 1928 m., Nors iš pradžių jį nustatė kaip P. rubrum.

Nors yra ir kitų Penicillium rūšių, galinčių gaminti peniciliną, P. chrysogenum yra labiausiai paplitęs. Labiausiai jį naudoja farmacijos pramonėje dėl to, kad pagamintas didelis antibiotikas.

Dauginimas

Jie dauginasi aseksualiai, naudodamiesi konidijomis (aseksualinėmis sporomis), kurios susidaro konidioporuose. Tai yra stačios ir plonos sienelės, turinčios nedaug fialidų (konidijas gaminančių ląstelių).

Lytinis dauginimasis vyksta per askosporą (sekso sporas). Tai įvyksta storų sienelių asciose (vaisiniuose kūnuose).

Askosporos (sekso sporos) gaminamos asciose (vaisiniuose kūnuose). Jie yra Cleistothecium tipo (suapvalinti) ir turi sklerotines sienas.

Antrinių metabolitų gamyba

Antriniai metabolitai yra organiniai junginiai, kuriuos gamina gyvos būtybės, kurie tiesiogiai nesikiša į jų metabolizmą. Grybelių atveju šie junginiai padeda juos identifikuoti.

P. chrysogenum pasižymi roquefortino C, meleagrino ir penicilino gamyba. Šis junginių derinys palengvina jų identifikavimą laboratorijoje. Be to, grybelis gamina kitus spalvotus antrinius metabolitus. Ksantoksilinai yra atsakingi už tai rūšiai būdingą geltoną eksudato spalvą.

Kita vertus, jis gali gaminti aflatoksinus, kurie yra mikotoksinai, kenksmingi žmonėms. Šie toksinai puola kepenų sistemą ir gali sukelti cirozę ir kepenų vėžį. Grybelio sporos užteršia įvairius maisto produktus, kurie prarijus gali sukelti šią patologiją.

Mityba

Rūšis yra saprofitinė. Jis turi savybę gaminti virškinimo fermentus, išsiskiriančius dėl organinių medžiagų. Šie fermentai skaido substratą, skaidydami sudėtingus anglies junginius.

Vėliau paprastesni junginiai išsiskiria ir juos gali absorbuoti hifai. Nevartojamos maistinės medžiagos kaupiasi kaip glikogenas.

Filogenija ir taksonomija

P. chrysogenum pirmą kartą aprašė Charlesas Thomas 1910 m. Rūšis turi plačią sinonimiją (skirtingi tos pačios rūšies pavadinimai).

Sinonimija

Dėl raudonosios kolonijos 1929 m. Flemingas penicilinus gaminančias rūšis nustatė kaip P. rubrum. Vėliau rūšis buvo priskirta P. notatum vardu.

1949 m. Mikologai Raperis ir Thomas nurodė, kad P. notatum yra P. chrysogenum sinonimas. 1975 m. Buvo peržiūrėta su P. chrysogenum susijusių rūšių grupė ir buvo pasiūlyta keturiolika šio vardo sinonimų.

Didelis šios rūšies sinonimų skaičius yra susijęs su sunkumais nustatant diagnostinius ženklus. Buvo įvertinta, kad kultūrinės terpės kitimai turi įtakos kai kurioms savybėms. Tai paskatino neteisingai identifikuoti taksoną.

Įdomu pastebėti, kad pagal pirmumo principą (pirmasis paskelbtas vardas) seniausio taksono vardas yra P. griseoroseum, išleistas 1901 m. Tačiau P. chrysogenum išlieka konservuotas vardas dėl plataus jo naudojimo.

Šiuo metu tiksliausios rūšies identifikavimo savybės yra antrinių metabolitų gamyba. Roquefortino C, penicilino ir meleagrino buvimas garantuoja teisingą identifikavimą.

Dabartinė rinkimų apygarda

P. chrysogenum yra aprašytas Penicillium genties Chrysogena skyriuje. Ši gentis yra Aspergilliaceae šeimoje, priklausančioje Eurotiales kategorijai Ascomycota.

Chrysogena sekcijai būdingi terverticilinti ir keturkojai konidioporai. Fialidai yra maži, o kolonijos paprastai yra aksominės. Šios grupės rūšys toleruoja druskingumą ir beveik visos gamina peniciliną.

Sekcijai buvo nustatyta 13 rūšių, iš kurių rūšis buvo P. chrysogenum. Ši sekcija yra monofilinė grupė ir yra Roquefortorum skyriaus brolis.

Morfologija

Šis grybelis turi gijų gleivinę. Hifai yra septatai, būdingi askomikotai.

Konidioidai yra terverticilinti (su gausiais šakojimais). Tai yra plonos ir lygios sienos, kurių matmenys yra 250–500 µm.

Tarpidilių (konidioforo šakų) sienelės yra lygios, o fialidai yra ampulifiški (buteliuko formos) ir dažnai storio sienelėmis.

Konidijos yra subglobose iki elipsės formos, 2,5–3,5 μm skersmens ir lygios sienos, žiūrint šviesos mikroskopu. Skenuojamu elektroniniu mikroskopu sienos yra vamzdinės.

Buveinė

P. chrysogenum yra kosmopolitas. Rūšis rasta auganti jūrų vandenyse, taip pat natūralių miškų grindyse vidutinio klimato ar atogrąžų zonose.

Tai yra mezofilinė rūšis, galinti augti 5–37 ° C temperatūroje, jos optimali temperatūra 23 ° C. Be to, jis yra kserofilinis, todėl gali vystytis sausoje aplinkoje. Kita vertus, jis toleruoja druskingumą.

Dėl galimybės augti įvairiomis aplinkos sąlygomis įprasta jį rasti patalpose. Jis buvo rastas oro kondicionieriuose, šaldytuvuose ir sanitarinėse sistemose.

Tai dažnas grybelis kaip vaismedžių, tokių kaip persikai, figos, citrusiniai vaisiai ir gvajavos, patogenas. Taip pat jis gali užteršti grūdus ir mėsą. Jis taip pat auga perdirbtuose maisto produktuose, pavyzdžiui, duonoje ir sausainiuose.

Dauginimas

P. chrysogenum vyrauja nelytinis dauginimasis. Per daugiau kaip 100 grybelio tyrimo metų iki 2013 m. Nebuvo patvirtinta lytinė reprodukcija tarp rūšių.

Neseksualus dauginimasis

Tai įvyksta konidijų susidarymo metu. Konidijų susidarymas yra susijęs su specializuotų reprodukcinių ląstelių (fialidų) diferenciacija.

Konidijų gamyba prasideda, kai vegetatyvinė hyfa nustoja augti ir susidaro pertvara. Tuomet ši sritis pradeda išsipūsti ir susidaro šakų serija. Šakų viršūninė ląstelė diferencijuojasi į fialidą, kuris pradeda dalintis mitozės būdu, kad atsirastų konidijos.

Konidijas daugiausia išsklaido vėjas. Kai konidiosporos pasiekia palankią aplinką, jos sudygsta ir sudaro vegetatyvinį grybelio kūną.

Lytinis dauginimasis

Lytinės fazės tyrimas P. chrysogenum nebuvo lengvas, nes laboratorijoje naudojamos terpės neskatina lytinių struktūrų vystymosi.

2013 m. Vokiečių mikologei Julijai Böhm ir bendradarbiams pavyko stimuliuoti rūšies lytinį dauginimąsi. Tam jie įdėjo dvi skirtingas rases ant agaro, sumaišyto su avižiniais dribsniais. Kapsulės buvo veikiamos tamsoje 15–27 ° C temperatūroje.

Po inkubacijos, trukusios nuo penkių savaičių iki trijų mėnesių, buvo pastebėtas kleistocezijos (uždaros suapvalintos asci) formavimasis. Šios struktūros buvo suformuotos kontaktinėje zonoje tarp dviejų rasių.

Šis eksperimentas parodė, kad lytinis dauginimasis P. chrysogenum yra heterotalinis. Būtina gaminti dviejų skirtingų rasių ascogoniumą (moteriška struktūra) ir antheridiumą (vyrišką struktūrą).

Susiformavus ascogonium ir antheridium, susilieja citoplazmos (plazmogamija), o po to branduoliai (kariaogamija). Ši ląstelė patenka į mejozę ir sukelia askosporų (lytinių sporų) susidarymą.

Kultūros terpė

Kultūros terpėse esančių kolonijų skaičius labai auga. Savo išvaizda jie yra aksominiai ar medvilniniai, o kraštuose yra balta grybiena. Kolonijos yra melsvai žalios spalvos ir gamina gausų ryškiai geltonos spalvos eksudatą.

Kolonijose atsiranda vaisių aromatas, panašus į ananasų. Tačiau kai kuriose veislėse kvapas nėra labai stiprus.

Penicilinas

Penicilinas yra pirmasis antibiotikas, sėkmingai naudojamas medicinoje. Tai atsitiktinai atrado švedų mikologas Aleksandras Flemingas 1928 m.

Tyrėjas atliko eksperimentą su Staphylococcus genties bakterijomis, o mitybinė terpė buvo užteršta grybeliu. Flemingas pastebėjo, kad ten, kur vystėsi grybelis, bakterijos neauga.

Penicilinai yra betalaktaminiai antibiotikai, o natūralios kilmės antibiotikai skirstomi į keletą tipų pagal jų cheminę sudėtį. Jie daugiausia veikia gramteigiamas bakterijas, puolančias jų ląstelių sienelę, sudarytą daugiausia iš peptidoglikano.

Yra kelios Penicillium rūšys, galinčios gaminti peniciliną, tačiau didžiausias produktyvumas yra P. chrysogenum. Pirmasis komercinis penicilinas buvo pagamintas 1941 m., O jau 1943 m. Jį pavyko pagaminti dideliu mastu.

Natūralūs penicilinai nėra veiksmingi prieš kai kurias bakterijas, gaminančias fermentą penicellase. Šis fermentas turi savybę sunaikinti cheminę penicilino struktūrą ir ją inaktyvinti.

Tačiau buvo įmanoma gaminti pusiau sintetinius penicilinus keičiant sultinio, kuriame auginamas Peniciliumas, sudėtį. Jie turi pranašumą, kad yra atsparūs penicellase, todėl yra veiksmingesni prieš kai kuriuos patogenus.

Nuorodos

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer ir U Kück (2013). Lytinis dauginimasis ir poravimosi tipo sąlygotas padermės vystymasis penicilinuose- gaminantis grybelį Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken ir RA Samson (2011) Penicillium filogenija ir Trichocomaceae atskyrimas į tris šeimas. Mikologijos tyrimai 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson ir MC Fisher (2011) Specifikacija, nepaisant to, kad Penicillium chrysogenum pasiskirstymas visame pasaulyje sutampa: Aleksandro Flemingo pasisekusio grybelio populiacijos genetika. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Pasiūlymai dėl nomina specifica konservanda ir rejicienda Aspergillus ir Penicillium (Fungi). Taksonas 41: 109–113.
5. Ledermann W (2006) Penicilino ir jo gamybos Čilėje istorija. Chil. Užkrėsti. 23: 172–176.
6. Roncal, T ir U Ugalde (2003) Konidiacijos indukcija Peniciliume. Mikrobiologijos tyrimai. 154: 539-546.