出芽酵母やビールの酵母は、門の子嚢菌、HemiascomiceteクラスとSaccharomicetales順に属する単細胞真菌です。葉、花、土壌、水などの生息地が広く分布しているのが特徴です。ビール砂糖きのこを意味するのは、この人気のある飲み物の製造時に使用されるためです。
この酵母は1世紀以上ベーキングと醸造に使用されてきましたが、科学者がそれに注目して研究のモデルにしたのは20世紀初頭でした。
寒天培地上のSaccharomyces cerevisiae。Wikimedia CommonsのRainis Ventaによる
この微生物はさまざまな産業で広く使用されています。それは現在、人類にとって興味深い物質の中でもとりわけ、インスリン、抗体、アルブミンの生産のために、バイオテクノロジーで広く使用されている真菌です。
研究モデルとして、この酵母は真核細胞の細胞周期中に発生する分子メカニズムを解明することを可能にしました。
生物学的特性
Saccharomyces cerevisiaeは真核生物の単細胞微生物で、球形、黄緑色をしています。エネルギー源として有機化合物を必要とし、太陽光を必要としないため、化学有機栄養性です。この酵母は、さまざまな糖を使用することができ、グルコースが好ましい炭素源です。
S. cerevisiaeは通性嫌気性であり、酸素欠乏状態で成長することができます。この環境条件の間に、グルコースはエタノール、CO2、グリセロールなどの異なる中間体に変換されます。
後者はアルコール発酵として知られています。このプロセスの間、酵母の成長は効率的ではありませんが、小麦、大麦、トウモロコシなどのさまざまな穀物に含まれる糖を発酵させるために業界で広く使用されている培地です。
S. cerevisiaeのゲノムは完全に配列決定されており、達成された最初の真核生物です。ゲノムは16染色体の半数体セットに編成されています。約5800の遺伝子がタンパク質合成に運命づけられています。
S. cerevisiaeのゲノムは他の真核生物とは異なり、非常にコンパクトです。72％が遺伝子によって表されているためです。このグループ内では、約708人が代謝に関与しており、約1035回の反応を行っていることが確認されています。
形態学
S. cerevisiaeは、動物や植物の細胞と密接に関連している小さな単細胞生物です。核膜は遺伝物質を保護する一方で、細胞膜は細胞成分を外部環境から分離します。
他の真核生物と同様に、ミトコンドリア膜はエネルギー生成に関与し、小胞体（ER）とゴルジ体は脂質合成とタンパク質修飾に関与しています。
液胞とペルオキシソームには、消化機能に関連する代謝経路が含まれています。一方、複雑な足場ネットワークは細胞サポートとして機能し、細胞の動きを可能にし、細胞骨格の機能を実行します。
細胞骨格のアクチンとミオシンのフィラメントはエネルギーを利用して機能し、細胞分裂中の細胞の極性配列を可能にします。
細胞分裂は細胞の非対称分裂につながり、娘細胞よりも幹細胞が大きくなります。これは酵母では非常に一般的であり、出芽と定義されるプロセスです。
S. cerevisiaeにはキチン細胞壁があり、酵母に特徴的な細胞形状を与えます。この壁は圧迫圧を及ぼすため浸透圧による損傷を回避し、有害な環境条件下でこれらの微生物に特定の可塑性を提供します。細胞壁と膜はペリプラズム空間でつながっています。
ライフサイクル
Saccharomyces cerevisiaeの性周期。出典：ウィキメディア・コモンズ
S. cerevisiaeのライフサイクルは、ほとんどの体細胞のライフサイクルに似ています。一倍体細胞と二倍体細胞が存在する可能性があります。一倍体細胞および二倍体細胞の細胞サイズは、増殖期に応じて、また株によって異なります。
指数増殖中、一倍体細胞培養は二倍体細胞培養よりも速く増殖します。一倍体細胞は前のものに隣接して現れる芽を持っていますが、二倍体細胞は反対の極に現れます。
栄養成長は出芽によって起こり、娘細胞は母細胞から芽として始まり、その後核分裂、細胞壁形成、最後に細胞分離が続きます。
各幹細胞は約20〜30個の芽を形成できるため、その年齢は細胞壁の瘢痕の数によって決定できます。
窒素なしで炭素源なしで成長する二倍体細胞は減数分裂の過程を経て、4つの胞子（ascas）を生成します。これらの胞子は耐性が高く、豊富な培地で発芽することができます。
胞子は、α、αまたは両方の交配グループであることができ、これは高等生物の性に類似しています。両方の細胞グループは、他の細胞の細胞分裂を阻害するフェロモン様物質を生成します。
これらの2つの細胞群が出会うと、それぞれが一種の突起を形成し、結合すると最終的に細胞間接触に至り、最終的には二倍体細胞を生成します。
用途
ペストリーとパン
S. cerevisiaeは、人間が最もよく使用する酵母です。主な用途の1つは、発酵プロセス中に小麦生地が軟化して膨張するため、ベーキングとパン製造でした。
栄養補助食品
一方、この酵母は、その乾燥重量の約50％がタンパク質で構成されているため、栄養補助食品として使用されており、ビタミンB、ナイアシン、葉酸も豊富です。
飲料の製造
この酵母は、さまざまな飲料の製造に関与しています。醸造業界では広く使用されています。大麦を構成する糖分を発酵させることにより、世界的に人気のあるビールであるビールを製造することができます。
同様に、S。cerevisiaeはブドウに含まれる糖を発酵させ、ワインの体積で最大18％のエタノールを生産できます。
バイオテクノロジー
一方、バイオテクノロジーの観点から見ると、S。cerevisiaeは研究と使用のモデルでした。
バイオテクノロジー産業によるこの酵母の使用は、インスリンの生産から、医療で使用される抗体やその他のタンパク質の生産にまで及びます。
現在、製薬業界はこの微生物をさまざまなビタミンの生産に使用しているため、バイオテクノロジー工場が化学物質の生産で石油化学工場に取って代わりました。
参考文献
- ハーウェル、LH、（1974）。Saccharomyces cerevisiaeの細胞周期。細菌学的レビュー、38（2）、pp。164-198。
- Karithia、H.、Vilaprinyo、E.、Sorribas、A.、Alves、R。（2011）。PLoS ONE、6（2）：e16015。doi.org。
- Kovačević、M。、（2015）。寿命が異なる酵母Saccharomyces cerevisiae細胞の形態学的および生理学的特徴。生化学の修士論文。ザグレブ大学薬学部生化学。ザグレブ-クロアチア。
- Otero、JM、Cimini、D.、Patil、KR、Poulsen、SG、Olsson、L.、Nielsen、J.（2013）。Saccharomyces cerevisiaeの産業システム生物学は、新しいコハク酸細胞工場を可能にします。PLoS ONE、8（1）、e54144。http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
- 齋藤、T。、大谷、M。、澤井、H。、佐野、F。、坂、A。、渡辺、D。、湯川、M。、大谷、Y。、森下、S。（2004）。Saccharomyces cerevisiaeの形態学的データベース。核酸解像度、32、pp。319-322。DOI：10.1093 / nar / gkh113
- Shneiter、R.（2004）。酵母の遺伝学、分子生物学、細胞生物学。フリブールスイス大学、pp。5-18。