Language
Country/Area
No result found
لماذا تعتبر هذه الخميرة نجمة في علوم الحياة؟ اكتشف أسرار Saccharomyces cerevisiae!
لعبت Saccharomyces cerevisiae، والتي غالبًا ما تسمى خميرة البيرة أو خميرة الخباز، دورًا لا يتجزأ في صناعة النبيذ والخبز والتخمير منذ العصور القديمة. يرجع أصلها إلى قشر العنب، وهي واحدة من أكثر النماذج حقيقية النواة التي تمت دراستها بشكل مكثف. كم من الأسرار تخفيها هذه الخميرة؟
تأتي كلمة Saccharomyces من الجذر اليوناني، وتعني "قالب السكر"، وcerevisiae تعني "بيرة" في اللاتينية.
تكون خلايا S. cerevisiae عادةً مستديرة أو بيضاوية، ويبلغ قطرها من 5 إلى 10 ميكرومتر، وتتكاثر بالتبرعم. يمكن لهذه الخميرة أن تبدأ العديد من عمليات التخمير الشائعة وتوفر مساعدة مهمة في العديد من الدراسات البيولوجية، حيث تم اكتشاف العديد من البروتينات الرئيسية في علم الأحياء البشري من خلال دراسة نظائرها، بما في ذلك بروتينات دورة الخلية، وبروتين الإشارة، وإنزيمات معالجة البروتين، وما إلى ذلك. ومن الجدير بالذكر أن S. cerevisiae هي الخميرة الوحيدة التي وجد أنها تمتلك أجسام بيركلي، وهي هياكل خلوية تلعب أدوارًا مهمة في مسارات إفرازية محددة.
الخلفية التاريخيةفي القرن التاسع عشر، كان الخبازون يحصلون في الغالب على الخميرة من مصانع البيرة، مما أدى إلى ظهور أنواع من الخبز المخمر الحلو مثل خبز "كايزرسيميل" الإمبراطوري. مع مرور الوقت، تحول صانعو البيرة تدريجيا من استخدام S. cerevisiae (خميرة التخمير العلوي) إلى S. pastorianus (خميرة التخمير السفلي).
في أوائل القرن العشرين، أدت تقنيات الإنتاج الجديدة إلى تحويل إنتاج الخميرة إلى عملية صناعية كبرى، مما أدى إلى تبسيط التوزيع، وخفض تكاليف الوحدة، ولعب دوراً رئيسياً في تسويق الخبز والبيرة وتحويلهما إلى سلعة تجارية. خلال الحرب العالمية الثانية، طورت شركة فليشمان الخميرة الجافة النشطة الحبيبية للجيش الأمريكي والتي لم تتطلب التبريد، مما جعل مدة صلاحية الخميرة أطول وأكثر مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة، مما يجعلها الخميرة القياسية للعديد من الوصفات العسكرية الأمريكية.مع التقدم الذي أحرزه لويس باستور في علم الأحياء الدقيقة، أصبح من الممكن التوصل إلى طرق أكثر تقدمًا لزراعة سلالات نقية من البكتيريا.
الخصائص البيولوجية
في البيئة الطبيعية، توجد خلايا الخميرة بشكل أساسي على الفواكه الناضجة، مثل العنب. يمكن أيضًا العثور على S. cerevisiae على لحاء أشجار البلوط. في النمل الاجتماعي خلال فصل الشتاء، يمكن أن تنتشر هذه الخميرة من الملكة إلى الملكة. يسمح هذا التكاثر والنمو لـ S. cerevisiae بالنمو في درجة حرارة مثالية تتراوح بين حوالي 30 إلى 35 درجة مئوية.
دورة النمو
توجد خميرة S. cerevisiae في خلية واحدة وهي قادرة على النمو في شكل ثنائي الصبغيات في ظل ظروف غنية بالعناصر الغذائية. عندما يزداد الضغط البيئي، يمكن للخلايا ثنائية الصبغيات إنتاج أربعة جراثيم أحادية الصبغيات من خلال الانقسام الاختزالي ثم التهجين. في ظل الظروف المثالية، يمكن للخميرة أن تضاعف عدد سكانها كل 100 دقيقة، لكن معدل النمو هذا يختلف حسب السلالة والبيئة.
يبلغ متوسط العمر الإنجابي للخميرة حوالي 26 انقسامًا خلويًا، وهي عملية تتباطأ بمرور الوقت عندما لا تكون قادرة على الإنجاب.
المتطلبات الغذائية
كانت جميع سلالات S. cerevisiae قادرة على النمو هوائيًا على الجلوكوز والمالتوز والتريهالوز، ولكنها لم تكن قادرة على النمو على اللاكتوز والسليوبيوز. يمكنهم استخدام الأمونيا واليوريا كمصدرين وحيدين للنيتروجين، لكنهم غير قادرين على استخدام النترات. وتجعل هذه الخصائص خميرة S. cerevisiae أكثر مرونة في التطبيقات المختبرية والصناعية.
التطبيق في البحوث البيولوجية
تلعب S. cerevisiae دور الكائن الحي النموذجي في البحث البيولوجي. لقد أصبح نقل الجينات وإزالتها أساسًا للعديد من التجارب المهمة. ويُستخدم أيضًا على نطاق واسع في الأبحاث مثل الشيخوخة وتلف الدماغ وإصلاح الحمض النووي. بسبب سهولة التعامل معها وتكاثرها السريع، تم استخدام S. cerevisiae في تطوير العديد من التقنيات التكنولوجية الحيوية.
تسلسل الجينومS. cerevisiae معروف أيضًا بأنه أول كائن حقيقي النواة يتم تسلسل جينومه، وهو إنجاز تم الإعلان عنه رسميًا في 24 أبريل 1996. لقد أصبحت هذه القاعدة البيانات موردا هاما لدراسة الخميرة.
إن دراسة S. cerevisiae ليست ذات أهمية حاسمة لتطوير العلوم الأساسية فحسب، بل إنها توفر أيضًا اتجاهات جديدة لمعالجة العديد من المشاكل التطبيقية في الطب والزراعة. من عمليات التخمير العامة إلى تنظيم الجينات المعقدة، هل سيتم الكشف عن أسرارها التي لا نهاية لها فقط مع مرور الوقت؟
