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Perché questo lievito è una stella delle scienze della vita? Scopri i segreti del Saccharomyces cerevisiae!
Il Saccharomyces cerevisiae, spesso chiamato lievito di birra o lievito di panificazione, ha svolto un ruolo fondamentale nella vinificazione, nella panificazione e nella produzione della birra fin dall'antichità. Con le sue origini riconducibili alla buccia dell'uva, è uno dei modelli eucariotici più studiati. Quanti segreti nasconde questo lievito?
Saccharomyces deriva dalla radice greca che significa "muffa dello zucchero", mentre cerevisiae in latino significa "birra".
Le cellule di S. cerevisiae sono solitamente rotonde od ovali, con un diametro compreso tra 5 e 10 micrometri e si riproducono per gemmazione. Questo lievito può avviare molti comuni processi di fermentazione e fornisce un importante supporto in molti studi biologici, poiché molte proteine chiave nella biologia umana sono state scoperte attraverso lo studio dei suoi omologhi, tra cui le proteine del ciclo cellulare, le proteine di segnalazione e gli enzimi di elaborazione delle proteine, ecc. In particolare, S. cerevisiae è l'unico lievito a possedere corpi di Berkeley, strutture cellulari che svolgono ruoli importanti in specifiche vie secretorie.
Contesto storicoNel XIX secolo, i fornai si procuravano il lievito principalmente dai birrai, il che portò alla nascita di pani dolci lievitati come il "Kaisersemmel" imperiale. Nel corso del tempo, i birrai sono gradualmente passati dall'uso del S. cerevisiae (lievito ad alta fermentazione) al S. pastorianus (lievito a bassa fermentazione).
Con i progressi compiuti da Louis Pasteur in microbiologia, divennero possibili metodi più avanzati per coltivare ceppi puri di batteri.
All'inizio del XX secolo, le nuove tecnologie di produzione trasformarono la produzione di lievito in un importante processo industriale, semplificando la distribuzione, riducendo i costi unitari e svolgendo un ruolo fondamentale nella commercializzazione e nella mercificazione del pane e della birra. Durante la seconda guerra mondiale, Fleischmann sviluppò per l'esercito statunitense un lievito secco attivo granulare che non necessitava di refrigerazione, prolungando così la conservabilità del lievito e rendendolo più resistente alle alte temperature, diventando così il lievito standard per molte ricette militari statunitensi.
Caratteristiche biologiche
In natura, le cellule di lievito si trovano principalmente nei frutti maturi, come l'uva. La S. cerevisiae si trova anche sulla corteccia delle querce. Nelle formiche sociali, durante l'inverno, questo lievito può diffondersi da regina a regina. Tale riproduzione e crescita consentono alla S. cerevisiae di crescere a una temperatura ottimale di circa 30-35°C.
Ciclo di crescita
S. cerevisiae esiste come una singola cellula ed è in grado di crescere in forma diploide in condizioni ricche di nutrienti. Quando la pressione ambientale aumenta, le cellule diploidi possono produrre quattro spore aploidi attraverso la meiosi e poi ibridarsi. In condizioni ottimali, il lievito può raddoppiare la sua popolazione ogni 100 minuti, ma questo tasso di crescita varia a seconda del ceppo e dell'ambiente.
La durata riproduttiva del lievito è in media di circa 26 divisioni cellulari, un processo che rallenta nel tempo quando non è in fase riproduttiva.
Requisiti nutrizionali
Tutti i ceppi di S. cerevisiae sono stati in grado di crescere in condizioni aerobiche su glucosio, maltosio e trealosio, ma non su lattosio e cellobiosio. Possono utilizzare ammoniaca e urea come uniche fonti di azoto, ma non sono in grado di utilizzare nitrati. Queste caratteristiche rendono S. cerevisiae più flessibile nelle applicazioni di laboratorio e industriali.
Applicazione nella ricerca biologica
S. cerevisiae svolge il ruolo di organismo modello nella ricerca biologica. Il trasferimento e la rimozione dei geni sono diventati la base di molti esperimenti importanti. È ampiamente utilizzato anche nella ricerca sull'invecchiamento, sui danni cerebrali e sulla riparazione del DNA. Grazie alla sua facilità di manipolazione e alla rapida propagazione, S. cerevisiae è stato utilizzato nello sviluppo di numerose tecniche biotecnologiche.
Sequenziamento del genomaS. cerevisiae è anche noto per essere il primo organismo eucariotico il cui genoma è stato sequenziato, un risultato annunciato ufficialmente il 24 aprile 1996. Questo database è diventato una risorsa importante per lo studio del lievito.
Lo studio di S. cerevisiae non è solo fondamentale per lo sviluppo della scienza di base, ma fornisce anche nuove direzioni per affrontare molti problemi applicati in medicina e agricoltura. Dai processi generali di fermentazione alla complessa regolazione genetica, i suoi infiniti misteri saranno svelati solo col tempo?
