PENICILLIUM CHRYSOGENUM: JELLEMZŐK, MORFOLÓGIA, ÉLŐHELY - BIOLÓGIA - 2026

A Penicillium chrysogenum a gombafaj, amelyet leggyakrabban használnak a penicillin előállításához. A faj a Penicillium nemhez tartozik, az Ascomycota Aspergilliaceae családjába.

Jellemzője, hogy rostos gomba, septate hyphae-val. Amikor laboratóriumban termesztik, kolóniái gyorsan növekednek. A megjelenésük bársonyos vagy pamutré, kékeszöld színű.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. Írta: Crulina 98, a Wikimedia Commonsból

Általános tulajdonságok

A P. chrysogenum szaprofit faj. Képes lebontani a szerves anyagokat egyszerű szénvegyületek előállítására, amelyeket étrendjében használ.

A faj mindenütt jelen van (bárhol megtalálható), és gyakori, hogy zárt terekben, a talajban vagy növényekkel társult. Kenyéren is növekszik, és spórái gyakoriak a porban.

A P. chrysogenum spórái légúti allergiákat és bőrreakciókat okozhatnak. Különböző típusú toxinokat képes előállítani, amelyek befolyásolják az embereket.

Penicillin termelés

A faj legismertebb felhasználása a penicillin előállítása. Ezt az antibiotikumot Alexander Fleming fedezte fel először 1928-ban, bár eredetileg P. rubrum-ként azonosította.

Bár vannak más Penicillium-fajok is, amelyek képesek penicillin előállítására, a P. chrysogenum a leggyakoribb. Preferenciális felhasználása a gyógyszeriparban annak köszönhető, hogy magas az antibiotikum előállítása.

Reprodukció

Szaporodnak aszexuálisan konídiumokban képződött konidia (aszexuális spórák) révén. Ezek erektek és vékonyfalúak, kevés fialiddal (konídiumtermelő sejt).

A szexuális szaporodás az aszkospórák (nemi spórák) révén történik. Ezek vastag falú asciban (gyümölcstestek) fordulnak elő.

Az aszkozpórákat (nemi spórákat) asci-ban (gyümölcstestek) termelik. Ezek Cleistothecium típusú (lekerekített) és szklerotikus falakkal rendelkeznek.

Másodlagos metabolitok előállítása

A másodlagos metabolitok olyan élőlények által termelt szerves vegyületek, amelyek közvetlenül nem beavatkoznak anyagcserébe. Gombák esetében ezek a vegyületek segítenek azonosítani őket.

A P. chrysogenumra roquefortin C, meleagrin és penicillin termelése jellemző. A vegyületek ilyen kombinációja megkönnyíti a laboratóriumi azonosítást. Ezenkívül a gomba más színes másodlagos metabolitokat is termel. A xanthoxilinek felelősek a fajokra jellemző váladék sárga színéért.

Másrészt aflatoxinokat képes előállítani, amelyek mikotoxinok, amelyek károsak az emberekre. Ezek a méreganyagok megtámadják a májrendszert, és cirrózishoz és májrákhoz vezethetnek. A gomba spórái szennyezik a különféle ételeket, amelyek lenyelése ezt a patológiát okozhatja.

Táplálás

A faj szaprofit. Képes emésztő enzimeket előállítani, amelyek felszabadulnak a szerves anyagokon. Ezek az enzimek lebontják a szubsztrátot, lebontva komplex szénvegyületeket.

Később az egyszerűbb vegyületek felszabadulnak, és a hifák felszívódhatnak. A nem fogyasztott tápanyagok felhalmozódnak glikogénként.

Filogenia és taxonómia

A P. chrysogenumot először Charles Thom írta le 1910-ben. A faj kiterjedt szinonimájával rendelkezik (ugyanazon fajnak különböző nevei).

szinonima

1929-ben Fleming a penicillint termelő fajokat P. rubrum-ként azonosította, a vörös kolónia jelenléte miatt. Később a fajt P. notatum néven nevezték el.

1949-ben Raper és Thom mikológusok jelezték, hogy a P. notatum szinonimája a P. chrysogenum-nak. 1975-ben felülvizsgálták a P. chrysogenumhoz kapcsolódó fajcsoportot, és tizennégy szinonimát javasoltak erre a névre.

Ennek a fajnak a sok szinonimája a diagnosztikai karakterek létrehozásának nehézségével függ össze. Nyilvánvaló, hogy a tápközeg variációi befolyásolják egyes tulajdonságokat. Ez a taxon téves meghatározásához vezetett.

Érdekes megjegyezni, hogy az elsőbbségi elv alapján (az első közzétett név) a legrégebbi taxon neve P. griseoroseum, amelyet 1901-ben publikáltak. A P. chrysogenum azonban széles körű felhasználása miatt konzervált név marad.

Jelenleg a faj azonosításának legpontosabb jellemzői a másodlagos metabolitok előállítása. A roquefortin C, a penicillin és a meleagrin jelenléte garantálja a helyes azonosítást.

A jelenlegi választókerület

A P. chrysogenum-t a Penicillium nemzetség Chrysogena metszete határozza meg. Ez a nemzetség az Aspergilliaceae családban található, az Ascomycota Eurotiales sorrendjében.

A Chrysogena szekciót terverticilezett és négymagos conidiophorok jellemzik. A fialidok kicsik és a telepek általában bársonyosak. Az ebbe a csoportba tartozó fajok toleránsak a sótartalomra és szinte mindegyik penicillint termel.

A metszethez 13 fajt azonosítottak, a P. chrysogenum pedig a faj. Ez a rész egy monofóliás csoport, és a Roquefortorum szekció testvére.

Morfológia

Ennek a gombának fonalas micéliuma van. A hifák septate, ami jellemző az Ascomycota-ra.

A conidiophorok terverticilezve vannak (bőséges elágazással). Ezek vékonyak és sima falúak, 250-500 μm-es méretűek.

A periólek (a konidiophor ágai) sima falúak, a fialidok ampuliformák (palack alakúak) és gyakran vastag falúak.

A konídiumok subglobos és elliptikus alakúak, átmérőjük 2,5–3,5 μm, és a fénymikroszkóppal nézve sima falúak. A pásztázó elektronmikroszkópban a falakat tuberkulálják.

Habitat

A P. chrysogenum kozmopolita. A fajokat a tengeri vizekben, valamint a mérsékelt vagy trópusi övezetekben található természetes erdők talaján növekszik.

Mezofil faj, amely 5 és 37 ° C között képes növekedni, optimális hőmérséklete 23 ° C. Ezen felül xerofil, így száraz környezetben is fejlődhet. Másrészről toleráns a sótartalomhoz.

Mivel különféle környezeti körülmények között nőhet, gyakori, hogy beltéren találják meg. Megtalálható többek között a légkondicionálóban, a hűtőszekrényekben és az egészségügyi rendszerekben.

Gyakori gomba, mint kórokozó gyümölcsfákban, például őszibarack, füge, citrusfélék és guajava. Hasonlóképpen, fertőzheti a gabonaféléket és a húst. Feldolgozott élelmiszereken is nő, például kenyereken és sütikön.

Reprodukció

A P. chrysogenumban az acszexuális szaporodás túlsúlyban van. A gomba tanulmányozásának több mint 100 évében 2013-ig a fajok nemi szaporodását nem igazolták.

Aszexuális szaporodás

Ez a konidioforokban képződő konídiumok révén alakul ki. A konídiumok kialakulása a speciális reproduktív sejtek (fialidok) differenciálódásával jár.

A konidiatermelés akkor kezdődik, amikor a vegetatív hypha növekedése leáll, és egy septum képződik. Ezután ez a terület megduzzad, és ágak sorozata alakul ki. Az ágak apikális sejtje megkülönbözteti a fialidot, amely a mitózissal kezd osztódni, hogy a konidiumok kialakuljanak.

A konídiumokat főleg a szél szétszórja. Amikor a konidiospórák kedvező környezetet érnek el, csíráznak és a gomba vegetatív testét képezik.

Szexuális szaporodás

A nemi fázis tanulmányozása a P. chrysogenumban nem volt könnyű, mivel a laboratóriumban használt táptalajok nem mozdítják elő a szexuális struktúrák kialakulását.

2013-ban a német mikológus, Julia Böhm és munkatársai sikerrel ösztönözték a faj szexuális szaporodását. Ehhez két különféle versenyt helyeztek az agarra, zabliszttel kombinálva. A kapszulákat sötétnek vetjük alá 15 ° C és 27 ° C közötti hőmérsékleten.

Öt hét és három hónap közötti inkubációs idő után Cleistocecia (zárt, lekerekített asci) képződését figyelték meg. Ezek a struktúrák a két verseny közötti érintkezési zónában alakultak ki.

Ez a kísérlet bebizonyította, hogy a P. chrysogenumban a nemi szaporodás heterotál. Két különböző fajból származó aszkogónium (női szerkezet) és egy antheridium (férfi szerkezet) előállítására van szükség.

Az aszkogónium és az antheridium kialakulása után a citoplazmák (plazmogamia), majd a magok (kariogámia) megolvadnak. Ez a sejt meiosisba lép, és ascospórákat (nemi spórákat) eredményez.

Kulturális média

A tenyésztő táptalajon lévő kolóniák nagyon gyorsan növekednek. Bársonyos vagy pamutszerű megjelenésűek, szélén fehér micélia található. A telepek kékeszöld színűek, és bőséges, élénk sárga váladékot eredményeznek.

A gyarmatos gyümölcs aromák jelennek meg, hasonlóan az ananászhoz. Egyes fajtákban azonban a szag nem túl erős.

Penicillin

A penicillin az első olyan antibiotikum, amelyet sikeresen használtak a gyógyászatban. Ezt véletlenszerűen fedezte fel Alexander Fleming svéd mikológus 1928-ban.

A kutató kísérletet végzett a Staphylococcus nemzetség baktériumaival, és a tápközeget szennyezték a gomba. Fleming megfigyelte, hogy ahol a gomba kifejlődött, a baktériumok nem növekedtek.

A penicillinek bétalaktám antibiotikumok, és a természetes eredetű antibiotikumokat kémiai összetételük alapján többféle kategóriába sorolják. Ezek elsősorban a gram-pozitív baktériumokra hatnak, amelyek megtámadják a sejtfalaikat, amelyek főleg peptidoglikánból állnak.

Számos olyan penicillium faj található, amelyek képesek penicillin előállítására, de a P. chrysogenum a legnagyobb termelékenységű. Az első kereskedelmi penicillint 1941-ben állították elő, és 1943-ban már sikerült nagy mennyiségben előállítani.

A természetes penicillinek nem hatásosak a penicellase enzimet termelő baktériumok ellen. Ez az enzim képes pusztítani a penicillin kémiai szerkezetét és inaktiválni azt.

Lehetséges azonban a félszintetikus penicillinek előállítása a táptalaj összetételének megváltoztatásával, ahol a Penicilliumot termesztik. Ezeknek az az előnye, hogy rezisztens penicellase, tehát hatásosabbak egyes kórokozókkal szemben.

Irodalom

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer és U Kück (2013) Szexuális szaporodás és párosodás-típusú mediált törzsfejlődés a penicillinben- Penicillium chrysogenum gomba előállítására. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken és RA Samson (2011) A Penicillium Phylogeny és a Trichocomaceae szegregációja három családba. Studies in Mycology 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson és MC Fisher (2011) Specifikáció annak ellenére, hogy a Penicillium chrysogenum eloszlása ​​globálisan átfedésben van: Alexander Fleming szerencsés gomba populációgeneetikája. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Javaslatok a nomina specifica konservanda és rejicienda számára Aspergillusban és Penicilliumban (gombák). Taxon 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) A penicillin története és előállítása Chilében. Chil. Megfertőzni. 23: 172-176.
6. Roncal, T és U Ugalde (2003) Konidáció indukciója Penicilliumban. Kutatás a mikrobiológiában. 154: 539-546.