Penicillium chrysogenum karakteristika, taksonomi, morfologi, habitat

Penicillium chrysogenum Det er de svamparter, der hyppigst anvendes til fremstilling af penicillin. Arten er inden for slægten Penicillium af Aspergilliaceae-familien af ​​Ascomycota.

Det er karakteriseret ved at være en filamentøs svamp med septathyphae. Når de vokser i laboratoriet, vokser deres kolonier hurtigt. De har fløjlsagtige til cottony udseende og blålig grøn farve.

indeks

• 1 Generelle egenskaber
• 2 Phylogeni og taksonomi
  • 2.1 Synonym
  • 2.2 Nuværende omskæring
• 3 Morfologi
• 4 habitat
• 5 reproduktion
  • 5.1 Ældre reproduktion
  • 5.2 Seksuel gengivelse
• 6 kulturmedier
• 7 Penicillin
• 8 referencer

Generelle egenskaber

P. chrysogenum Det er en saprofytisk art. Det er i stand til at nedbryde organisk stof til at producere simple carbonforbindelser, som den bruger i sin mad.

Arten er allestedsnærværende (den kan findes overalt), og det er almindeligt at finde det i lukkede rum, jorden eller i forbindelse med planter. Det vokser også på brød og dets sporer er almindelige i støvet.

Sporene af P. chrysogenum de kan generere respiratoriske allergier og hudreaktioner. Det kan også producere forskellige typer toksiner, der påvirker mennesker.

Penicillinproduktion

Den mest kendte brug af arten er produktionen af ​​penicillin. Dette antibiotikum blev først opdaget af Alexander Fleming i 1928, selvom han i princippet identificerede det som P. rubrum.

Selv om der er andre arter af Penicillium kunne producere penicillin, P. chrysogenum Det er den mest almindelige. Den foretrukne anvendelse i den farmaceutiske industri skyldes den høje produktion af antibiotika.

reproduktion

De reproducerer aseksuelt gennem conidier (aseksuelle sporer), der forekommer i conidioforer. Disse er oprejst og tyndvæggede, med få phialider (celler der producerer conidier).

Seksuel reproduktion sker gennem ascosporer (seksuelle sporer). Disse er produceret i tykvægget ascos (fruiting bodies).

Ascosporer (seksuelle sporer) fremstilles i ascos (fruiting bodies). Disse er cleistothecium (afrundet) og har deres sklerotiserede vægge.

Produktion af sekundære metabolitter

Sekundære metabolitter er organiske forbindelser fremstillet af levende ting, der ikke direkte intervenerer i deres metabolisme. I tilfælde af svampe hjælper disse forbindelser deres identifikation. 

P. chrysogenum Det er kendetegnet ved at producere roquefortina C, meleagrina og penicillin. Denne kombination af forbindelser letter deres identifikation i laboratoriet. Desuden producerer svampen andre farvede sekundære metabolitter. Xanthoxilinerne er årsagen til den gule farve af artens typiske exudat.

På den anden side kan det producere aflatoxiner, som er mykotoksiner, der er skadelige for mennesker. Disse toksiner angriber leversystemet og kan føre til cirrose og levercancer. Svampens sporer forurenser forskellige fødevarer, som når de indtages, kan forårsage denne patologi.

ernæring

Arten er saprofytisk. Det har evnen til at producere fordøjelsesenzymer, der frigives på organisk materiale. Disse enzymer nedbryder substratet, nedbryder komplekse carbonforbindelser.

Efterfølgende frigives de enkleste forbindelser og kan absorberes af hyphae. Næringsstoffer, der ikke indtages, akkumuleres som glykogen.

Phylogeni og taksonomi

P. chrysogenum blev først beskrevet af Charles Thom i 1910. Arten har et synonym (forskellige navne for samme art)..

synonymi

Fleming i 1929 identificerede den penicillinproducerende art som P. rubrum, på grund af tilstedeværelsen af ​​en rød koloni. Derefter blev arten tildelt under navnet P. notatum.

I 1949 viste mykologerne Raper og Thom det P. notatum er synonymt med P. chrysogenum. I 1975 blev der foretaget en gennemgang af gruppen af ​​beslægtede arter P. chrysogenum og der blev foreslået fjorten synonymer for dette navn.

Det store antal synonymer for denne art er relateret til vanskeligheden ved at etablere diagnostiske tegn. Det er blevet opfattet, at variationer i kulturmediet påvirker nogle karakteristika. Dette har ført til fejlagtige identifikationer af taxonen.

Det er interessant at bemærke, at for prioritetsprincippet (fornavn udgivet) er navnet på den ældste taxon P. griseoroseum, udgivet i 1901. Ikke desto mindre, P. chrysogenum Det forbliver som et navn bevaret for dets brede brug.

I øjeblikket er de mest nøjagtige tegn til identifikation af arten produktion af sekundære metabolitter. Tilstedeværelsen af ​​roquefortina C, penicillin og meleagrina garanterer korrekt identifikation.

Nuværende omskæring

P. chrysogenum er omskrevet afsnittet Chrysogena af slægten Penicillium. Denne slægt ligger i familien Aspergilliaceae af ordren Eurotiales de los Ascomycota.

Chrysogena-sektionen er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​terverticilados og fire-verticilados conidiophorer. Phialiderne er små og kolonierne generelt fløjlsagtige. Arten af ​​denne gruppe er tolerant over for saltholdighed og næsten alle producerer penicillin.

13 arter er blevet rapporteret for sektionen, der er P. chrysogenum arten art. Dette afsnit er en monofyletisk gruppe og er en broder af Roquefortorum sektionen.

morfologi

Denne svamp præsenterer filamentøs myceli. Hyphae er septat, som er karakteristisk for Ascomycota.

Conidiophorerne er terverticilados (med rigelige forgreninger). Disse er tynde og glatte vægge, der måler 250-500 μm.

Metullas (grene af conidioforen) har glatte vægge, og phialiderne er ampulformede (flaskeformede) og ofte med tykke vægge.

Konidierne er underglobose til elliptiske, 2,5 - 3,5 μm i diameter og glatte vægge, når de observeres med det optiske mikroskop. I scanningelektronmikroskopet er væggene tuberkulerede.

levested

P. chrysogenum Det er kosmopolitisk. Arterne er blevet fundet i marine farvande såvel som i jorden af ​​naturlige skove i tempererede eller tropiske zoner.

Det er en mesofil art, som kan vokse mellem 5 - 37 ° C, med sit optimale ved 23 ° C. Derudover er det xerofilt, så det kan udvikle sig i tørre omgivelser. På den anden side er det tolerant over for saltholdighed.

På grund af evnen til at vokse i forskellige miljøforhold er det almindeligt at finde det i indvendige rum. Det er fundet blandt andet i klimaanlæg, køleskabe og toiletter.

Det er en hyppig svamp som et patogen af ​​frugttræer som ferskner, figner, citrusfrugter og guavaer. Det kan også forurene korn og kød. Det vokser også på forarbejdede fødevarer som brød og kiks.

reproduktion

i P. chrysogenum der er overvejende aseksuel reproduktion. I mere end 100 år efter undersøgelsen af ​​svampen blev der indtil seks år ikke bevist seksuel reproduktion i arten.

Ældre reproduktion

Dette sker ved fremstilling af conidier i conidioforer. Dannelsen af ​​conidier er forbundet med differentieringen af ​​specialiserede reproduktive celler (phialider).

Produktionen af ​​conidierne begynder, når en vegetativ hypha stopper sin vækst og en septumform. Derefter begynder dette område at svulme, og der dannes en række grene. Den apikale celle af grenene adskiller sig i det phialid, som begynder at opdele ved mitose for at give anledning til conidierne.

Konidierne er hovedsageligt spredt af vinden. Når conidiosporerne når et gunstigt miljø, spiser de og giver anledning til svampens vegetative krop.

Seksuel gengivelse

Studiet af den seksuelle fase i P. chrysogenum Det var ikke let, fordi de kulturmedier, der anvendes i laboratoriet, ikke fremmer udviklingen af ​​seksuelle strukturer.

I 2013 formåede den tyske mykolog Julia Böhm og samarbejdspartnere at stimulere seksuel reproduktion i arten. Til dette placerede de to forskellige løb på agar kombineret med havregryn. Kapslerne blev underkastet mørke ved en temperatur mellem 15 ° C og 27 ° C.

Efter inkubationstid mellem fem uger til tre måneder blev dannelsen af ​​cleistoceci (lukket afrundet ascos) observeret. Disse strukturer blev dannet i kontaktzonen mellem de to løb.

Dette eksperiment viste, at i P. chrysogenum seksuel reproduktion er heterotisk. Det er nødvendigt at producere et ascogonium (kvindelig struktur) og et anteridium (mandlig struktur) af to forskellige løb.

Efter dannelsen af ​​ascogonium og antheridium smelter cytoplasmaerne (plasmogamien) og derefter kernerne (cariogamien). Denne celle går ind i meioser og giver anledning til ascosporer (seksuelle sporer).

Kulturmedier

Kolonierne i kulturmedierne vokser meget hurtigt. De er fløjlsagtige til cottony i udseende, med hvid mycelia ved margenerne. Kolonierne er blågrønne og producerer en rig, lysegul ekssudat. 

Frugtede aromaer er til stede i kolonierne, ligner ananas. Men i nogle racer er duften ikke meget markeret.

penicillin

Penicillin er det første antibiotikum, der er blevet anvendt med succes i medicin. Dette blev tilfældigt opdaget af den svenske mykolog Alexander Fleming i 1928.

Forskeren gennemførte et forsøg med bakterier af slægten Staphylococcus og dyrkningsmediet blev kontamineret med svampen. Fleming bemærkede, at bakterierne ikke voksede på det sted, hvor svampen udviklede sig.

Penicilliner er beta-lactam antibiotika, og de af naturlig oprindelse er klassificeret i flere typer i henhold til deres kemiske sammensætning. Disse virker primært på gram-positive bakterier, der angriber sin cellevæg, der hovedsagelig består af peptidoglycan.

Der er flere arter af Penicillium kunne producere penicillin, men P. chrysogenum Det er den med den højeste produktivitet. Den første kommercielle penicillin blev produceret i 1941 og allerede i 1943 kunne den produceres i stor skala.

Naturlige penicilliner er ikke effektive mod nogle bakterier, der producerer penicillinase enzym. Dette enzym har evnen til at ødelægge den kemiske struktur af penicillin og det inaktive.

Imidlertid har det været muligt at fremstille penicilliner semisyntetiske skiftende sammensætning af bouillonen hvor det dyrkes den Penicillium. Disse har den fordel, at de er penicillinresistente, derfor mere effektive mod nogle patogener.

referencer

1. Böhm J, Hoff B, C O'Gorman, S Wolfer, Klix V, D Binger, jeg Zadra, H Kürnsteiner, Pöggoler S, P og U Kück Dyer (2013) Seksuel reproduktion og parring-typen-medieret stamme udvikling i penicillin -producerende svampe Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken og RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium og adskillelse af 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) Speciation TRODS globalt overlappende fordelinger i Penicillium chrysogenum: populationsgenetik af Alexander Flemings heldigeswamp. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, Samson RA, AC Stolk (1992) Forslag til løn specifica conservanda og rejicienda i Aspergillus og Penicillium (Svampe). Taxon 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Penicillins historie og dets fremstilling i Chile. Rev. Chil. Inficere. 23: 172-176.
6. Roncal, T og U Ugalde (2003) Conidiation induktion i Penicillium. Forskning i mikrobiologi. 154: 539-546.