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Warum ist diese Hefe ein Star in den Biowissenschaften? Tauchen Sie ein in die Geheimnisse von Saccharomyces cerevisiae!
Saccharomyces cerevisiae, oft Bierhefe oder Bäckerhefe genannt, spielt seit der Antike eine wichtige Rolle bei der Weinherstellung, beim Backen und Brauen. Ihre Ursprünge gehen auf die Haut von Weintrauben zurück und sie ist eines der am intensivsten untersuchten eukaryotischen Modelle. Wie viele Geheimnisse birgt diese Hefe?
Saccharomyces hat eine griechische Wurzel und bedeutet „Zuckerschimmel“, und cerevisiae bedeutet auf Latein „Bier“.
Die Zellen von S. cerevisiae sind normalerweise rund oder oval, haben einen Durchmesser von 5 bis 10 Mikrometer und vermehren sich durch Knospen. Diese Hefe kann viele gängige Fermentationsprozesse initiieren und leistet wichtige Hilfe in vielen biologischen Studien, da viele Schlüsselproteine der menschlichen Biologie durch die Untersuchung ihrer Homologen entdeckt wurden, darunter Zellzyklusproteine, Signalproteine und proteinverarbeitende Enzyme usw. Bemerkenswerterweise ist S. cerevisiae die einzige Hefe, bei der Berkeley-Körper gefunden wurden, bei denen es sich um Zellstrukturen handelt, die eine wichtige Rolle in bestimmten Sekretionswegen spielen.
Historischer HintergrundIm 19. Jahrhundert bezogen Bäcker die Hefe überwiegend von Brauereien, was zur Entstehung süßer Sauerteigbrote wie der Kaisersemmel führte. Im Laufe der Zeit gingen die Brauer nach und nach von S. cerevisiae (obergärige Hefe) zu S. pastorianus (untergärige Hefe) über.
Mit den Fortschritten in der Mikrobiologie durch Louis Pasteur wurden fortschrittlichere Methoden zur Züchtung reiner Bakterienstämme möglich.
Im frühen 20. Jahrhundert verwandelten neue Produktionstechnologien die Hefeproduktion in einen großen industriellen Prozess, vereinfachten den Vertrieb, senkten die Stückkosten und spielten eine wichtige Rolle bei der Kommerzialisierung und Kommerzialisierung von Brot und Bier. Während des Zweiten Weltkriegs entwickelte Fleischmann's körnige Trockenhefe für das US-Militär, die nicht gekühlt werden musste, wodurch die Hefe länger haltbar und widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen war, was sie zur Standardhefe für viele Rezepte des US-Militärs machte.
Biologische Eigenschaften
In der Natur kommen Hefezellen vor allem auf reifen Früchten, wie zum Beispiel Weintrauben, vor. S. cerevisiae kommt auch auf der Rinde von Eichen vor. Bei sozialen Ameisen kann diese Hefe im Winter von Königin zu Königin übertragen werden. Eine solche Vermehrung und ein solches Wachstum ermöglichen S. cerevisiae, bei einer optimalen Temperatur von etwa 30 bis 35 °C zu wachsen.
Wachstumszyklus
S. cerevisiae existiert als Einzelzelle und kann unter nährstoffreichen Bedingungen in diploider Form wachsen. Wenn der Umweltdruck zunimmt, können diploide Zellen durch Meiose vier haploide Sporen produzieren und dann hybridisieren. Unter optimalen Bedingungen kann die Hefe ihre Population alle 100 Minuten verdoppeln, diese Wachstumsrate variiert jedoch je nach Stamm und Umgebung.
Die reproduktive Lebensdauer der Hefe beträgt im Durchschnitt etwa 26 Zellteilungen, ein Prozess, der sich mit der Zeit verlangsamt, wenn sie nicht reproduktiv ist.
Ernährungsbedürfnisse
Alle S. cerevisiae-Stämme konnten aerob auf Glucose, Maltose und Trehalose wachsen, nicht jedoch auf Lactose und Cellobiose. Sie können Ammoniak und Harnstoff als einzige Stickstoffquellen nutzen, sind jedoch nicht in der Lage, Nitrate zu verwerten. Diese Eigenschaften machen S. cerevisiae flexibler für Labor- und Industrieanwendungen.
Anwendung in der biologischen Forschung
S. cerevisiae spielt in der biologischen Forschung die Rolle eines Modellorganismus. Die Übertragung und Entfernung von Genen ist zur Grundlage vieler wichtiger Experimente geworden. Es wird auch in Forschungen wie Alterung, Hirnschäden und DNA -Reparatur häufig eingesetzt. Aufgrund seiner einfachen Handhabung und schnellen Vermehrung wurde S. cerevisiae bei der Entwicklung zahlreicher biotechnologischer Verfahren verwendet.
GenomsequenzierungS. cerevisiae ist außerdem als der erste eukaryotische Organismus bekannt, dessen Genom sequenziert wurde; diese Leistung wurde am 24. April 1996 offiziell bekannt gegeben. Diese Datenbank ist zu einer wichtigen Ressource für die Erforschung von Hefe geworden.
Die Untersuchung von S. cerevisiae ist nicht nur für die Entwicklung der Grundlagenforschung von entscheidender Bedeutung, sondern bietet auch neue Ansätze für die Lösung vieler angewandter Probleme in Medizin und Landwirtschaft. Von allgemeinen Fermentationsprozessen bis hin zur komplexen Genregulation: Werden die endlosen Geheimnisse erst mit der Zeit gelüftet?
