Дріжджі Saccharomyces cerevisiae та їх використання

Дріжджі Saccharomyces cerevisiae є поширеним, популярним та зручним об’єктом для досліджень. Добре вивченою і розшифрованою є послідовність нуклеотидів генетичного матеріалу, що складається з 12 млн. пар основ. Saccharomyces cerevisiae відносяться до класу Ascomycota (сумчасті гриби), підкласу Hemiascomycetidae (голосумчасті), порядку Endomycetales (ендоміцети), родини Saccharomycetaceae (сахароміцети).

Переважно клітини пекарських дріжджів мають розміри: 9-11 мкм - довжина; 6-8 мкм - ширина. Їхні форми бувають: округла, еліпсоїдна чи яйцеподібна. Та в загальному їх форма і розміри залежать від фізіологічного стану та умов культивування. Головна особливість пекарських дріжджів у тому, що за структурою вони подібні до клітин ссавців, а багато білків є гомологічними до людських. Це їх і робить хорошим модельним об'єктом для досліджень.[1]

Дріжджі є хемоорганогетеротрофами і використовують органічні сполуки як для отримання енергії, так і як джерело вуглецю. Їм необхідний кисень для дихання, проте за його відсутності багато видів здатні отримувати енергію за рахунок анаеробного дихання (бродіння) з виділенням спиртів, тобто вони є факультативними анаеробами. Основним джерелом вуглецю для пекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae, є глюкоза, яка забезпечує клітини енергією. Проте, фруктоза, теж може бути джерелом вуглецю та енергії. Таким чином, глюкоза та фруктоза – це взаємозамінні моносахариди, що використовуються як вуглецевмісні джерела в середовищі культивування дріжджів Saccharomyces cerevisiae. (2)

Життєвий цикл клітин Saccharomyces cerevisiae полягає у тому, що вони можуть жити і рости у двох формах, гаплоїдній і диплоїдній. Гаплоїдні клітини здатні тільки до вегетативного розмноження, при якому клітини дріжджів діляться в результаті мітозу на дві клітини різного розміру (брунькування), а за умовами стресу ці клітини зазвичай просто вмирають.

Диплоїдні клітини (звичайніша форма) також здатні до мітозу і брунькування, але за умовами стресу вони проходять процес споруляції, мейозу, і утворюють гаплоїдні спори, що проростають у гаплоїдні клітини.

Гаплоїдні клітини можуть мати один з двох типів спаровування, а і α. Клітини двох різних типів здатні до спаровування з утворенням диплоїдної клітини, що є примітивною формою статевого розмноження. Тип спаровування визначається єдиним генетичним локусом, MAT, який у свою чергу управляє статевою поведінкою як гаплоїдних, так і диплоїдних клітин. За допомогою генетичної рекомбінації, гаплоїдні клітини можуть перемикати тип спаровування на кожному клітинному циклі.

Використовуюють Saccharomyces cerevisiae для приготування печеного дріжджового хліба. Дріжджі зумовлюють спиртове бродіння з утворенням безлічі вторинних метаболітів. Проте спирт випаровується при випіканні. Крім того, в тісті формуються міхури вуглекислого газу, що надають хлібу губчасту структуру і м'якість.

Також Saccharomyces cerevisiae широко використовується в пивоварінні, та відомі як «дріжджі верхнього бродіння», через те, що вони спливають на поверхню ємності протягом бродіння. Пиво, при виготовленні якого використовувалися дріжджі верхнього бродіння, називається елем. Ці дріджді не в змозі споживати деякі цукри, в результаті чого пиво стає більш солодким та «фруктовим». (8)