PENICILLIUM CHRYSOGENUM: MGA KATANGIAN, MORPOLOHIYA, TIRAHAN - BIOLOGY - 2025

Ang penicillium chrysogenum ay ang mga species ng fungus na madalas na ginagamit sa paggawa ng penicillin. Ang mga species ay nasa loob ng genus na Penicillium ng pamilya Aspergilliaceae ng Ascomycota.

Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging isang filamentous fungus, na may septate hyphae. Kapag ito ay lumago sa laboratoryo, ang mga kolonya nito ay mabilis na lumalaki. Malakas ang mga ito sa cottony sa hitsura at mala-bughaw na kulay.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. Sa pamamagitan ng Crulina 98, mula sa Wikimedia Commons

Pangkalahatang katangian

Ang P. chrysogenum ay isang species ng saprophytic. May kakayahang masira ang organikong bagay upang makabuo ng mga simpleng carbon compound na ginagamit nito sa pagkain.

Ang mga species ay nasa lahat (maaari itong matagpuan kahit saan) at karaniwan na mahanap ito sa mga saradong puwang, sa lupa o nauugnay sa mga halaman. Lumalaki din ito sa tinapay at ang mga spores ay karaniwan sa alikabok.

Ang mga P. chrysogenum spores ay maaaring maging sanhi ng mga alerdyi sa paghinga at reaksyon sa balat. Maaari rin itong makagawa ng iba't ibang uri ng mga lason na nakakaapekto sa mga tao.

Produksyon ng penicillin

Ang pinakamahusay na kilalang paggamit ng mga species ay ang paggawa ng penicillin. Ang antibiotic na ito ay natuklasan sa unang pagkakataon ni Alexander Fleming noong 1928, bagaman una niyang kinilala ito bilang P. rubrum.

Bagaman mayroong iba pang mga species ng Penicillium na may kakayahang gumawa ng penicillin, ang P. chrysogenum ang pinaka-karaniwan. Ang kagustuhan nitong paggamit sa industriya ng parmasyutiko ay dahil sa mataas na paggawa ng antibiotic.

Pagpaparami

Ginagawang muli ang mga ito sa pamamagitan ng mga conidia (asexual spores) na ginawa sa conidiophores. Ang mga ito ay patayo at manipis na pader, na may ilang mga phialides (conidia na gumagawa ng mga cell).

Ang pagpaparami ng sekswal ay nangyayari sa pamamagitan ng mga ascospores (sex spores). Nangyayari ito sa makapal na pader na asci (mga fruiting body).

Ang mga ascospores (sex spores) ay ginawa sa asci (fruiting). Ito ay mga uri ng cleistothecium (bilugan) at may mga sclerotic na pader.

Produksyon ng pangalawang metabolite

Ang pangalawang metabolite ay mga organikong compound na ginawa ng mga nabubuhay na nilalang na hindi direktang namamagitan sa kanilang metabolismo. Sa kaso ng fungi, ang mga compound na ito ay tumutulong upang makilala ang mga ito.

Ang P. chrysogenum ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggawa ng roquefortin C, meleagrin, at penicillin. Ang kumbinasyon ng mga compound na nagpapadali sa kanilang pagkilala sa laboratoryo. Bilang karagdagan, ang fungus ay gumagawa ng iba pang mga kulay na pangalawang metabolite. Ang mga xanthoxilins ay may pananagutan para sa dilaw na kulay ng exudate na karaniwang mga species.

Sa kabilang banda, maaari itong makagawa ng aflatoxins, na mga mycotoxins na nakakapinsala sa mga tao. Ang mga toxin na ito ay umaatake sa sistema ng atay at maaaring humantong sa cirrhosis at cancer sa atay. Ang mga spores ng fungus ay nahawahan sa iba't ibang mga pagkain na, kapag pinapanimdim, ay maaaring maging sanhi ng patolohiya na ito.

Nutrisyon

Ang species ay saprophytic. May kakayahang makagawa ng digestive enzymes na pinakawalan sa organikong bagay. Ang mga enzymes na ito ay nagpapabagal sa substrate, pinapabagsak ang mga kumplikadong compound ng carbon.

Nang maglaon, ang pinadadaling mga compound ay pinakawalan at maaaring makuha ng hyphae. Ang mga nutrisyon na hindi natupok na makaipon bilang glycogen.

Phylogeny at taxonomy

Ang P. chrysogenum ay unang inilarawan ni Charles Thom noong 1910. Ang mga species ay may malawak na synonymy (iba't ibang mga pangalan para sa parehong species).

Synonymy

Ang pag-Fleming noong 1929 ay kinilala ang mga species na gumagawa ng penicillin bilang P. rubrum, dahil sa pagkakaroon ng isang pulang kolonya. Nang maglaon, ang mga species ay itinalaga sa ilalim ng pangalan ng P. notatum.

Noong 1949 ang mycologist na Raper at Thom ay nagpahiwatig na ang P. notatum ay magkasingkahulugan sa P. chrysogenum. Noong 1975 isang rebisyon ng pangkat ng mga species na nauugnay sa P. chrysogenum ay ginawa at labing-apat na kasingkahulugan ang iminungkahi para sa pangalang ito.

Ang malaking bilang ng mga kasingkahulugan para sa species na ito ay nauugnay sa kahirapan ng pagtaguyod ng mga character na diagnostic. Pinahahalagahan na ang mga pagkakaiba-iba sa medium ng kultura ay nakakaapekto sa ilang mga katangian. Ito ay humantong sa mga maling impormasyon ng taxon.

Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na sa prinsipyo ng priyoridad (unang nai-publish na pangalan) ang pangalan para sa pinakalumang taxon ay ang P. griseoroseum, na inilathala noong 1901. Gayunpaman, ang P. chrysogenum ay nananatiling isang conservation na pangalan dahil sa malawak na paggamit nito.

Sa kasalukuyan, ang pinaka tumpak na mga katangian upang makilala ang mga species ay ang paggawa ng pangalawang metabolite. Ang pagkakaroon ng roquefortin C, penicillin at meleagrin, ginagarantiyahan ang tamang pagkilala.

Kasalukuyang nasasakupan

Ang P. chrysogenum ay isinalin sa seksyon ng Chrysogena ng genus Penicillium. Ang genus na ito ay matatagpuan sa Aspergilliaceae pamilya ng Eurotiales order ng Ascomycota.

Ang seksyon ng Chrysogena ay nailalarawan sa pamamagitan ng terverticylated at apat na whorled conidiophores. Ang mga phialides ay maliit at ang mga kolonya sa pangkalahatan ay malas. Ang mga species sa pangkat na ito ay mapagparaya sa kaasinan at halos lahat ay gumagawa ng penicillin.

13 species ay nakilala para sa seksyon, na may P. chrysogenum ang uri ng species. Ang seksyon na ito ay isang pangkat na monophyletic at kapatid ng seksyon ng Roquefortorum.

Morpolohiya

Ang fungus na ito ay may filamentous mycelia. Ang hyphae ay septate, na kung saan ay katangian ng Ascomycota.

Ang conidiophores ay terverticylated (na may masaganang sumasanga). Ang mga ito ay manipis at makinis na may pader, na may sukat na 250-500 µm.

Ang mga metules (mga sanga ng conidiophore) ay may makinis na mga pader at ang phialides ay ampuliform (hugis-bote), at madalas na may makapal na dingding.

Ang conidia ay subglobose sa elliptical, 2.5-3.5 µm ang diameter, at makinis na may pader kapag tiningnan ng light mikroskopyo. Sa pag-scan ng mikroskopyo ng elektron ang mga pader ay naka-tuberculated.

Habitat

Ang P. chrysogenum ay kosmopolitan. Ang mga species ay natagpuan na lumalaki sa mga dagat ng dagat, pati na rin sa sahig ng mga natural na kagubatan sa mapagtimpi o tropical zone.

Ito ay isang species ng mesophilic na maaaring lumago sa pagitan ng 5 - 37 ° C, na may pinakamabuting kalagayan sa 23 ° C. Bilang karagdagan, ito ay xerophilic, kaya maaari itong bumuo sa mga dry environment. Sa kabilang banda, ito ay mapagparaya sa kaasinan.

Dahil sa kakayahang lumago sa iba't ibang mga kondisyon sa kapaligiran, karaniwan na makita ito sa loob ng bahay. Natagpuan ito sa air conditioning, mga refrigerator at sanitary system, bukod sa iba pa.

Ito ay isang madalas na fungus bilang isang pathogen ng mga puno ng prutas tulad ng mga milokoton, igos, prutas ng sitrus at bayabas. Gayundin, maaari itong mahawahan ang mga butil at karne. Lumalaki din ito sa mga naproseso na pagkain tulad ng mga tinapay at cookies.

Pagpaparami

Sa P. chrysogenum mayroong isang namamayani ng asexual reproduction. Sa higit sa 100 taon ng pag-aaral ng fungus, hanggang sa 2013 ang sekswal na pagpaparami sa mga species ay hindi napatunayan.

Asexual na pagpaparami

Nangyayari ito sa pamamagitan ng paggawa ng conidia sa conidiophores. Ang pagbuo ng conidia ay nauugnay sa pagkita ng kaibahan ng mga dalubhasang mga cell ng reproduktibo (phialides).

Nagsisimula ang paggawa ng conidia kapag ang isang vegetative hypha ay tumitigil sa paglaki at nabuo ang isang septum. Pagkatapos ang lugar na ito ay nagsisimula sa umbok at isang serye ng mga sanga form. Ang apical cell ng mga sanga ay nag-iiba sa phialid na nagsisimula na hatiin sa pamamagitan ng mitosis upang magbunga ng conidia.

Ang conidia ay pangunahing nakakalat ng hangin. Kapag ang mga conidiospores ay umabot sa isang kanais-nais na kapaligiran, tumubo sila at pinalalaki ang mga halaman ng katawan ng fungus.

Ang pagpaparami ng sekswal

Ang pag-aaral ng sekswal na yugto sa P. chrysogenum ay hindi madali, dahil ang kultura media na ginamit sa laboratoryo ay hindi nagtaguyod ng pagbuo ng mga sekswal na istruktura.

Noong 2013, ang mycologist ng Aleman na si Julia Böhm at ang mga nagtulungan ay pinamamahalaang upang pasiglahin ang sekswal na pagpaparami sa mga species. Para sa mga ito, naglagay sila ng dalawang magkakaibang karera sa agar na pinagsama sa otmil. Ang mga kapsula ay napailalim sa dilim sa isang temperatura sa pagitan ng 15 ° C hanggang 27 ° C.

Matapos ang isang oras ng pagpapapisa ng itlog sa pagitan ng limang linggo at tatlong buwan, ang pagbuo ng cleistocecia (sarado na bilugan na asci) ay nakita. Ang mga istrukturang ito ay nabuo sa contact zone sa pagitan ng dalawang karera.

Ang eksperimentong ito ay nagpakita na ang sekswal na pagpaparami sa P. chrysogenum ay heterothalic. Ang paggawa ng isang ascogonium (istraktura ng babae) at isang antheridium (istraktura ng lalaki) ng dalawang magkakaibang lahi ay kinakailangan.

Kasunod ng pagbuo ng ascogonium at antheridium, ang mga cytoplasms (plasmogamy) at pagkatapos ay ang piyus (karyogamy) piyus. Ang cell na ito ay pumapasok sa meiosis at nagbibigay pagtaas sa mga ascospores (sex spores).

Culture Media

Ang mga kolonya sa kultura ng media ay mabilis na lumalaki. Malakas ang mga ito sa cottony sa hitsura, na may puting mycelia sa mga margin. Ang mga kolonya ay mala-bughaw-berde ang kulay at gumawa ng isang sagana, maliwanag na dilaw na exudate.

Ang mga aroma ng prutas ay lumilitaw sa mga kolonya, na katulad ng pinya. Gayunpaman, sa ilang mga breed ang amoy ay hindi masyadong malakas.

Penicillin

Ang Penicillin ay ang unang antibiotic na matagumpay na ginamit sa gamot. Natuklasan ito ng pagkakataon sa pamamagitan ng Suweko mycologist na si Alexander Fleming noong 1928.

Ang mananaliksik ay nagsasagawa ng isang eksperimento sa bakterya ng genus Staphylococcus at ang medium medium ay nahawahan ng fungus. Napansin ni Fleming na kung saan nabuo ang fungus, hindi lumalaki ang bakterya.

Ang mga penicillins ay betalactamic antibiotics at ang mga likas na pinagmulan ay naiuri sa ilang mga uri ayon sa kanilang kemikal na komposisyon. Ang mga kilos na ito higit sa lahat sa Gram positibong bakterya na umaatake sa kanilang cell wall na binubuo pangunahin ng peptidoglycan.

Mayroong maraming mga species ng Penicillium na may kakayahang gumawa ng penicillin, ngunit ang P. chrysogenum ay ang may pinakamataas na produktibo. Ang unang komersyal na penicillin ay ginawa noong 1941 at kasing aga ng 1943 pinamamahalaan nitong magawa sa isang malaking sukat.

Ang mga natural na penicillins ay hindi epektibo laban sa ilang mga bakterya na gumagawa ng enzyme penicellase. Ang enzyme na ito ay may kakayahang sirain ang istruktura ng kemikal ng penicillin at hindi aktibo ito.

Gayunpaman, posible na makabuo ng mga semi-synthetic penicillins sa pamamagitan ng pagbabago ng komposisyon ng sabaw kung saan tumubo ang Penicillium. Ang mga ito ay may kalamangan na ang mga ito ay lumalaban sa penicellase, samakatuwid ay mas epektibo laban sa ilang mga pathogens.

Mga Sanggunian

1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer at U Kück (2013) Sekswal na pagpaparami at pagbuo ng mating-type-mediated na pag-unlad sa penicillin- paggawa ng fungus Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken at RA Samson (2011) Phylogeny ng Penicillium at ang paghihiwalay ng Trichocomaceae sa tatlong pamilya. Mga Pag-aaral sa Mycology 70: 1-51.
3. Si Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson at MC Fisher (2011) Pagpapahalaga sa kabila ng globally overlap na mga pamamahagi sa Penicillium chrysogenum: ang genetics ng populasyon ng masuwerteng fungus ni Alexander Fleming. Molekular na Ekolohiya 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Mga panukala para sa nomina specifica conservanda at rejicienda sa Aspergillus at Penicillium (Fungi). Taxon 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) Ang kasaysayan ng penicillin at ang paggawa nito sa Chile. Rev. Chil. Impeksyon 23: 172-176.
6. Roncal, T at U Ugalde (2003) Pagtatalaga sa induksiyon sa Penicillium. Pananaliksik sa Microbiology. 154: 539-546.