Saccharomyces

Drojdiile sunt benefice pentru omenire, deoarece în cea mai mare măsură sunt utilizate pentru producerea de alimente, vin, bere, substanţe bioterapeutice şi produse farmaceutice. În prezent au fost recunoscute aproximativ şapte sute de specii de drojdie. Deoarece drojdiile sunt adesea utilizate în biotehnologia tradiţională şi modernă, descoperirea de noi specii este legată şi de noile tehnologii.

Pentru descrierea domeniului drojdiilor au fost utilizate mai multe definiţii. În conformitate cu Guilliermond (1912) şi Lodder (1970) drojdiile sunt fungi unicelulari cu reproducere prin înmugurire ori fisiune. În acest sens, s-a recunoscut că drojdiile sunt fungi unicelulari adevăraţi, dar în realitate, majoritatea speciilor de drojdii sunt dimorfice şi produc pseudohife şi hife, pe lângă dezvoltarea unicelulară. Similar, majoritatea fungilor hifali sunt dimorfici şi, în mod uzual, aceştia au fost denumiţi yeast – like.

Identificarea, numirea şi plasarea drojdiilor în propiul lor cadru evolutiv sunt importante pentru multe domenii ale ştiinţei care includ agricultura, medicina, ştiinţele biologice, biotehnologia, industria alimentară.

Investigaţii comparative care includ morfologia, fiziologia, genetica, biochimia, ecologia şi genetica moleculară, au îmbogăţit taxonomia drojdiilor.

Prima perioadă în sistematica drojdiilor care se situează până la nivelul anilor 1960, este caracterizată prin studii aprofundate de morfologie, fiziologie nutriţională comparată şi genetică convenţională.

Iniţial pentru utilizări taxonomice se foloseau teste care se refereau la numărul atomilor de carbon asimilaţi şi la folosirea compuşilor azotului. Wickerman (1951) a extins aceste cercetări şi astăzi aproximativ un număr de 60 de teste sunt utilizate curent şi ele includ fermentaţia şi asimilarea compuşilor carbonului, asimilarea compuşilor azotului, cerinţele în vitamine, rezistenţa la cycloheximide, necesităţi de temperatură.

Studiile genetice relevă prezenţa diferitelor stadii sexuale. Ciclul sexual la ascomicete poate fi haplontic, diplontic ori diplohaplontic. Speciile de drojdii pot fi homotalice, heterotalice, sau o combinaţie a acestora.

A doua perioadă în sistematica drojdiilor este considerată de la 1960 până în prezent, şi este caracterizată printr-o aprofundare a studiului caracterelor morfologice datorită introducerii microscopiei electronice, a aplicării criteriilor biochimice şi a introducerii studiilor de genetică moleculară. Microscopia cu transmisie de electroni a relevat diferenţe între drojdiile ascomicete şi bazidiomicete. Drojdiile ascomicete au pereţii celulari transparenţi la electroni şi conţin în majoritate β - glucani, pătura externă fiind formată din α - manani. Drojdiile bazidiomicete au pereţii celulari cu o structură lamelară netransparentă la electroni şi formaţi în majoritate din β - glucani. Formarea mugurelui este de asemenea diferită la cele două grupuri de drojdii. Drojdiile ascomicete prezintă o înmugurire holoblastică, care constă în participarea întregului perete celular, la formarea noului perete, a mugurelui pe când la drojdiile bazidiomicete care au o înmugurire enteroblastică, participă numai stratul interior al peretelui celular.

Ingineria metabolică la drojdii

Saccharomyces cerevisiae este cel mai intens studiat microorganism eucariot, care ajută la cunoaşterea biologiei celulei eucariote şi, implicit, a biologiei umane.

Vreme de câteva secole Saccharomyces cerevisiae a fost întrebuinţată în producerea de alimente şi băuturi alcoolice, iar azi acest microorganism este folosit în numeroase procese din cadrul industriei farmaceutice. Saccharomyces cerevisiae este un organism cu care se lucrează uşor, deoarece este nepatogen, şi datorită multitudinii de aplicaţii apărute de-a lungul timpului în obţinerea de produse consumabile, ca etanolul sau drojdia, a fost clasificat ca organism GRAS (generally regarded as seif = organism considerat sigur, netoxic). De asemenea, fermentaţia şi procesele tehnologice de producţie la scară largă cu Saccharomyces cerevisiae fac ca acest organism sa fie atractiv, la îndemână, pentru câteva scopuri biotehnologice, aşa cum va fi ilustrat în continuare. Un alt motiv important pentru a justifica utilizarea microorganismului Saccharomyces cerevisiae în cadrul biotehnologiei îl reprezintă susceptibilităţile sale la modificările genetice prin tehnologia ADN recombinant, care a fost mai departe înlesnite de accesul la secvenţa genomică completă a Saccharomyces cerevisiae, publicată în 1996.

Îmbunătăţirea tulpinilor de drojdie de bere s-a bazat în mod tradiţional prin mutageneză la întâmplare şi pe încrucişările genetice a două tulpini, urmate de screening, în funcţie de calităţile de interes ale mutantelor. Dezvoltările recente ale unor metode sofisticate în domeniul tehnologiei ADN recombinant au permis să se manipuleze o anumită cale de interes şi de aici să se îmbunătăţească celula printr-o abordare mai directă. Totuşi, acum este posibil să se introducă anumite perturbări genetice în sensul de a modifica puterea de iniţiere a unei anumite gene, de a induce deleţii asupra genelor sau de a introduce gene întregi în celulă.

Specii de drojdii utilizate în procesele biotehnologice

Introducere

Pentruobţinereadebiomasăproteicăsau de diverşi metaboliţi primari şi secundari folosiţi în biotehnologii sunt preferate de multe ori drojdiile, deoarece pot fi mai uşor separate din mediul de cultură datorită dimensiunii mai mari a celulei (5 μm) şi conţinutului scăzut în acizi nucleici (5 – 9%). În acelaşi timp pH scăzut la care se dezvoltă drojdiile reduce pericolul de contaminare.

Incriminarea componentelor peretelui celular bacterian ca având propietăţi antigenice constituie un argument în plus pentru utilizarea drojdiilor în diferite procese biotehnologice, dar şi în experimente genetice care vizează producţia unor hormoni, medicamente şi proteine heteroloage alte substanţe biologic active.