PENICILLIUM CHRYSOGENUM: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГІЯ, СЕРЕДОВИЩЕ ПРОЖИВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Penicillium chrysogenum - вид гриба, який найчастіше використовується при виробництві пеніциліну. Вид належить до роду Penicillium родини Aspergilliaceae з роду Ascomycota.

Він характеризується тим, що є ниткоподібним грибом, із септатовими гіфами. Коли його вирощують в лабораторії, його колонії швидко ростуть. Вони оксамитово-бавовняні на вигляд і синювато-зеленого кольору.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. Автор Crulina 98, із Вікімедіа

Загальна характеристика

P. chrysogenum - сапрофітний вид. Він здатний розщеплювати органічні речовини, утворюючи прості вуглецеві сполуки, які він використовує у своєму раціоні.

Вид є всюдисущим (його можна зустріти де завгодно), і зазвичай його можна зустріти в закритих просторах, землі або пов’язаних з рослинами. Він також росте на хлібі, і його спори поширені в пилу.

Спори P. chrysogenum можуть викликати респіраторну алергію та шкірні реакції. Він також може виробляти різні види токсинів, які впливають на людину.

Виробництво пеніциліну

Найвідомішим видом використання є виробництво пеніциліну. Цей антибіотик був вперше виявлений Олександром Флемінгом у 1928 році, хоча він спочатку ідентифікував його як P. rubrum.

Хоча є й інші види пеніцилію, здатні продукувати пеніцилін, P. chrysogenum є найпоширенішим. Її переважне використання у фармацевтичній промисловості пояснюється високим виробництвом антибіотика.

Відтворення

Вони розмножуються безстатево за допомогою конідій (безстатевих спор), що виробляються в конідіофорах. Це прямостоячі та тонкостінні, з невеликою кількістю фіалідів (клітини, що продукують конідії).

Статеве розмноження відбувається через аскоспори (статеві спори). Вони трапляються в товстостінних асках (плодоносні тіла).

Аскоспори (статеві спори) виробляються в асці (плодоносні тіла). Вони мають клейстотецієвий тип (округлі) і мають склеротичні стінки.

Продукція вторинних метаболітів

Вторинні метаболіти - це органічні сполуки, що утворюються живими істотами, які безпосередньо не втручаються в їх метаболізм. Що стосується грибів, ці сполуки допомагають їх ідентифікувати.

P. chrysogenum характеризується виробленням рокфортіну С, мелеагрину та пеніциліну. Ця комбінація сполук полегшує їх ідентифікацію в лабораторії. Крім того, гриб виробляє інші кольорові вторинні метаболіти. Ксантоксиліни відповідають за жовтий колір ексудату, характерний для виду.

З іншого боку, він може виробляти афлатоксини, які є шкідливими для людини мікотоксинами. Ці токсини атакують печінкову систему і можуть призвести до цирозу та раку печінки. Спори гриба забруднюють різні продукти харчування, які при прийомі всередину можуть спричинити цю патологію.

Харчування

Вид сапрофітний. Він має здатність виробляти травні ферменти, які виділяються на органічні речовини. Ці ферменти руйнують субстрат, розщеплюючи складні вуглецеві сполуки.

Пізніше простіші сполуки виділяються і можуть бути поглинені гіфами. Поживні речовини, які не споживаються, накопичуються як глікоген.

Філогенія та систематика

P. chrysogenum був вперше описаний Чарльзом Томом у 1910 р. Вид має широку синонімію (різні назви для одного виду).

Синонімія

Флемінг у 1929 році виділив пеніциліновий вид як P. rubrum, завдяки наявності червоної колонії. Пізніше вид був присвоєний під назвою P. notatum.

У 1949 році мікологи Рапер і Том вказали, що P. notatum є синонімом P. chrysogenum. У 1975 р. Було здійснено перегляд групи видів, що відносяться до P. chrysogenum, і запропоновано чотирнадцять синонімів для цієї назви.

Велика кількість синонімів цього виду пов'язана з труднощами встановлення діагностичних символів. Було помітно, що зміни в культуральному середовищі впливають на деякі характеристики. Це призвело до неправильнихдосліджень таксону.

Цікаво відзначити, що за принципом пріоритетності (перша опублікована назва) найдавнішим таксоном назва є P. griseoroseum, опублікована в 1901 р. Однак, P. P. chrysogenum залишається збереженою назвою завдяки широкому використанню.

В даний час найбільш точними характеристиками для виявлення виду є продукція вторинних метаболітів. Наявність рокфортину С, пеніциліну та мелеагрину гарантує правильну ідентифікацію.

Нинішній виборчий округ

P. chrysogenum віднесений до розділу Chrysogena з роду Penicillium. Цей рід розташований у родині Aspergilliaceae родини євротіалій Ascomycota.

Розділ Хризогена характеризується тервертицильованими та чотириколістими конідіофорами. Фіаліди невеликі, а колонії, як правило, бархатисті. Види цієї групи мають толерантність до засолення і майже всі виробляють пеніцилін.

Для цієї ділянки визначено 13 видів, тип P. chrysogenum. Цей розділ є монофілетичною групою і є братом секції Roquefortorum.

Морфологія

Цей гриб має нитчасту міцелію. Гіфи - септатні, що характерно для Аскомікоти.

Конідіофори тервертильовані (з рясним розгалуженням). Це тонкі і гладкостінні, розміром 250-500 мкм.

Метлуси (гілки конідіофору) мають гладкі стінки, а фіаліди ампуліформні (пляшкоподібні), а часто і товстостінні.

Конідії є субглобозними до еліптичними, діаметром 2,5-3,5 мкм і гладкостінними при огляді за допомогою світлового мікроскопа. У скануючому електронному мікроскопі стінки туберкульовані.

Хабітат

P. chrysogenum - космополітичний. Вид виявлений у зростанні в морських водах, а також на підлозі природних лісів в помірних або тропічних зонах.

Це мезофільний вид, який може рости між 5 - 37 ° C, його оптимум - 23 ° C. Крім того, він є ксерофільним, тому може розвиватися в сухих умовах. З іншого боку, вона толерантна до засоленості.

Завдяки здатності рости в різних умовах навколишнього середовища, звичайно його знаходити в приміщенні. Він знайдений серед кондиціонерів, холодильників та санітарних систем.

Це частий грибок як збудник фруктових дерев, таких як персики, інжир, цитрусові та гуави. Так само він може забруднити зерна та м'ясо. Він також росте на оброблених продуктах, таких як хліб та печиво.

Відтворення

У P. chrysogenum спостерігається переважання безстатевого розмноження. Понад 100 років дослідження гриба до 2013 року статеве розмноження у виду не було перевірено.

Безстатеве розмноження

Це відбувається через вироблення конідій у конідіофорах. Утворення конідій пов’язане з диференціацією спеціалізованих репродуктивних клітин (фіалідів).

Виробництво конідій починається тоді, коли вегетативна гіфа перестає рости і утворюється перегородка. Потім ця ділянка починає набрякати і утворюється ряд гілок. Апікальна клітина гілок диференціюється на філаїд, який починає ділитися мітозом, щоб породжувати конідії.

Конідії в основному розсіюються вітром. Коли конідіоспори досягають сприятливого середовища, вони проростають і дають вегетативне тіло гриба.

Статеве розмноження

Вивчення статевої фази у P. chrysogenum було непростим, оскільки культуральне середовище, що використовується в лабораторії, не сприяє розвитку статевих структур.

У 2013 році німецькій мікології Джулії Бём та його співавторам вдалося стимулювати статеве розмноження у виду. Для цього вони помістили дві різні раси на агар у поєднанні з вівсянкою. Капсули піддавали темному при температурі від 15 ° С до 27 ° С.

Після періоду інкубації між п’ятьма тижнями і трьома місяцями спостерігалося утворення клістоцесії (закритого округлої асці). Ці структури формувалися в зоні контактів між двома расами.

Цей експеримент продемонстрував, що статеве розмноження у P. chrysogenum гетероталічне. Виробництво аскогонію (жіноча структура) та антеридії (чоловіча структура) двох різних рас є необхідним.

Після утворення аскогонію та антеридії цитоплазми (плазмогамія), а потім ядра (каріогамія) зливаються. Ця клітина вступає в мейоз і породжує аскоспори (статеві спори).

ЗМІ культури

Колонії на культурологічних носіях ростуть дуже швидко. На вигляд вони оксамитово-бавовняні, з білою міцелією на узбіччі. Колонії синювато-зеленого кольору і утворюють рясний яскраво-жовтий ексудат.

У колоніях з’являються фруктові аромати, схожі на ананаси. Однак у деяких порід запах не дуже сильний.

Пеніцилін

Пеніцилін - перший антибіотик, який успішно застосовується в медицині. Це виявив випадково шведський міколог Олександр Флемінг у 1928 році.

Дослідник проводив експеримент з бактеріями роду Staphylococcus, а культуральне середовище було забруднене грибом. Флемінг зауважив, що там, де розвивався грибок, бактерії не ростуть.

Пеніциліни - це беталактамічні антибіотики, а ті, що мають природне походження, класифікуються на кілька типів за своїм хімічним складом. Вони діють в основному на грампозитивні бактерії, що атакують їх клітинну стінку, що складається в основному з пептидоглікану.

Існує кілька видів пеніцилію, здатного продукувати пеніцилін, але P. chrysogenum - це той, який має найбільшу продуктивність. Перший комерційний пеніцилін був випущений у 1941 році і вже в 1943 році його вдалося отримати в великих масштабах.

Природні пеніциліни не ефективні проти деяких бактерій, які виробляють фермент пеніцелазу. Цей фермент має здатність руйнувати хімічну структуру пеніциліну та інактивувати його.

Однак можна було отримати напівсинтетичні пеніциліни, змінивши склад бульйону, де вирощується пеніцилій. Вони мають ту перевагу, що вони стійкі до пеніцелази, тому ефективніші проти деяких збудників.

Список літератури

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer та U Kück (2013) Сексуальне розмноження та опосередкований штаммом штам розвитку пеніциліну- продукуючи грибок Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken та Р.А. Самсон (2011) Філогенез пеніцилію та поділ Trichocomaceae на три сім'ї. Дослідження з мікології 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW SW Peterson та MC Fisher (2011) Специфікація, незважаючи на глобальні перекриття поширень у Penicillium chrysogenum: популяційна генетика щасливого гриба Олександра Флемінга. Молекулярна екологія 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, J.C. Таксон 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Історія пеніциліну та його виготовлення в Чилі. Преподобний Чил. Інфекція. 23: 172-176.
6. Roncal, T і U Ugalde (2003) Індукція конідіації в пеніцилію. Дослідження з мікробіології. 154: 539-546.