Penicillium chrysogenum

Penicillium chrysogenum
Penicillium notatum.jpg

Penicillium chrysogenum

Систематика
Класс : Евротиомицеты
Подкласс : Евротиомицетиды
Заказ : Евротиалы
Семья : Trichocomaceae
Род : Кисточка ( Penicillium )
Тип : Penicillium chrysogenum
Научное название
Penicillium chrysogenum
Том

Пеницилл золотистый (синоним Penicillium notatum ) представляет собой тип из пресс - формы из рода в кисти плесени ( Penicillium ). Это глобально распространенный сапробионт, который живет в основном в мертвом, разлагающемся органическом веществе и имеет значительную долю в круговороте материалов в экосистемах Земли. Разновидности стали известныосновном благодаря открытию пенициллина из пеницилла золотистого по Александеру Флемингом в 1928 г. Сегодня этот вид используется для промышленного производства пенициллина. Penicillium chrysogenum широко распространен в испорченной пище и может вызывать аллергию у людей.

сексуальность

Формы для кистей ( Penicillium ) имеют плеоморфный цикл развития ; они имеют половую форму ( телеоморф ) и бесполую форму ( анаморф ). Многие виды, такие как Penicillium chrysogenum , относятся к так называемым Fungi imperfecti , что означает, что неизвестно, размножаются ли они исключительно бесполым путем или фаза полового размножения еще не обнаружена. Только бесполые формы , как Penicillium называется, в лучшем случае, известные сексуальные формы получить другое название рода, то в обычной схеме мешочка грибов (Ascomycota) в семье из Trichocomaceae классифицированы.

Из пеницилла золотистого нет сексуальной формы не известна. Поэтому следующее описание относится исключительно к анаморфотным.

описание

Penicillium chrysogenum сначала образуют желто-зеленые, но с возрастом темнеют до зеленых тонов, затем становятся темно-зелеными, темно-сине-зелеными или темно-зелено-фиолетовыми, которые растут в так называемых колониях . Однако колонии некоторых штаммов также имеют минерально-серый цвет. Поверхность этих колоний обычно бархатистая, но иногда и меховая с кольцевидными основами. Край часто лопастный, поверхность некоторых стволов тонко зарастает гиалиновой . Колонии изначально состоят из плотной сети гиф называется мицелий . Некоторые штаммы выделяют желтоватый, пурпурный или бесцветный экссудат . Грибная лужайка пахнет ароматным, фруктовым или острым запахом, но некоторые стволы также описываются как без запаха.

Во время плодоношения , кисть , как конидии носители формируются, которые используются для воспроизведения и на котором конидиоспора (конидия) созревает. Конидиеносцы состоят из разветвленного конидиеносца и фиалидов . Однако термин конидиофор используется непоследовательно и иногда используется как синоним целого конидиеносца.

Конидиофор почти цилиндрический, растет перпендикулярно мицелию и разветвляется в три, в некоторых стволах в четыре стадии. Он мононематный, то есть отделен от клеток гиф. Его высота составляет от 400 до 1000 микрометров, а диаметр - от 2,0 до 2,3 микрометра. Стена гладкая, прозрачная. На кончике развивается незаметная цилиндрическая метула высотой от 8 до 15 микрометров и не шире конидиеносца. Из него возникает от 3 до 6 фиалидов.

Фиалиды имеют форму бутылки с коротким цилиндрическим горлышком, которое утолщается к вершине. Их длина составляет от 7 до 10 микрометров, а диаметр - от 2,0 до 2,5 микрометров. Первоначально конидии имеют почти сферическую или эллипсовидную форму, но затем превращаются в идеальную сферическую форму. Они гладкостенные, прозрачные или слегка зеленоватые. Они имеют размеры 3,0-4,0 × 2,8-3,8 мкм и находятся в цепочках.

распределение

Для роста Penicillium chrysogenum требуется минимальная температура 4 ° C, оптимальная температура окружающей среды 23 ° C. Максимальная температура, при которой рост все еще наблюдался, составляет 37 ° C. Таким образом, Penicillium chrysogenum является психротолерантным . Вид распространен повсеместно. Он содержится в почве, на фруктах в продуктах питания и в виде спор в воздухе. Однако он предпочитает расти во влажной почве, где действует как сапробионт, разлагая мертвые части растений.

Пеницилл золотистый является космополитом , что означает , что вид можно встретить практически везде на земле. Его даже нашли в подледниковом льду под арктическими ледниками.

генетика

Геном из пеницилла золотистого приблизительно 34,1 Мегабазы пар в диком типе . ДНК в ядре клетки распределена по четырем хромосомам : 1, 2, 3 и 4 с 10,4, 9,6, 7,6 и 6,3 Мбит / с соответственно. Экономически важный кластер генов пенициллина находится здесь, на хромосоме 1; у Penicillium notatum (32,1 Mbp) он находится на второй хромосоме. Размеры геномов промышленных линий штаммов P. chrysogenum различаются незначительно.

Вид был полностью секвенирован в 2008 году . Около 57% ДНК в ядре кодирует около 13 000 генов белков. В условиях производства большого количества пенициллина G экспрессия увеличивается примерно в 300 из этих генов и снижается почти в таком же количестве. Ядерная ДНК генома составляет около тысячи раз больше , чем митохондриальная ДНК с 31,790 парами оснований .

использовать

Penicillium chrysogenum - важный производитель β-лактамных антибиотиков , особенно пенициллина . Сегодня это промышленно добывается в биореакторах .

Открытие пенициллина

В 1928 году Александр Флеминг , который занимался стафилококками , засеял чашку агара стафилококками и отложил ее перед отпуском . Когда он вернулся, он обнаружил 28 сентября 1928 г. , что форма ( Penicillium notatum ) выросшей на питательной среде , и что бактерии не размножаются в непосредственной близости от грибка.

Флемингу удалось выделить бактерицидное вещество из питательной среды и назвать его пенициллин .

Однако Флеминг еще не использовал недавно открытый пенициллин в качестве лекарства. Этого добились в 1938 году Говард Уолтер Флори , Эрнст Борис Чейн и Норман Хитли . В 1942 году Ханс Кнолль реализовал первое крупномасштабное производство пенициллина на материковой части Европы в Йене .

Патогенность

Способность Penicillium chrysogenum жить на многих различных субстратах в широком диапазоне условий окружающей среды означает, что некоторые виды могут также зарастать живыми или мертвыми тканями людей или животных. Заражение живых тканей является причиной различных заболеваний. Такое заражение всегда случайно, поскольку все виды Penicillium на самом деле являются сапробионтами. Помимо прямого заражения тканей Penicillium chrysogenum продуцирует некоторые токсичные или аллергенные вторичные метаболиты .

Инфекции

Изображение гистологического среза под микроскопом, показывающее инфекцию P. Chrysogenum с начальной ангиоинвазией

Инфекции Penicillium chrysogenum очень редки. Когда они возникают, страдают только пациенты с ослабленным иммунитетом , например, после трансплантации костного мозга или стволовых клеток или пациенты со СПИДом . В частности, у таких пациентов могут возникать легочные инфекции, подобные аспергиллезу . Поскольку инфекции Penicillium chrysogenum очень редки, их сначала путают с инфекциями Aspergillus . Инфекции глаз могут возникать еще реже.

Аллергии

Кроме того, Penicillium chrysogenum может вызывать аллергию или способствовать астме . Белка Ручка 13 ч ( oryzine , A серин - протеазы ) является активным аллергеном , который может вызвать в гистамина реакции; Оризин вызывает перекрестную аллергию на несколько видов плесени. Другой распространенный аллерген - Pen Ch 35 , трансальдолаза гриба, обладающая перекрестной аллергенностью у видов Cladosporium .

Микотоксины

Структурная формула секалоновой кислоты D

Penicillium chrysogenum очень часто растет на пищевых продуктах и ​​выделяет в них вторичные метаболиты , включая ядовитые микотоксины . Наиболее часто инфицированные продукты включают зерновые продукты, но также регулярно заражаются фрукты, особенно виноград. Практически все продукты регулярно покрываются Penicillium chrysogenum .

Высвобождаемые вторичные метаболиты включают:

Даже если, например, Рокефортин С может быть нейротоксичным , Penicillium chrysogenum не является серьезным источником микотоксинов в пище.

Систематика

Вид Penicillium chrysogenum очень изменчив, разные штаммы могут иметь значительные морфологические вариации. По этой причине виды делились на разные виды, которые образовывали серию . В 1977 году Самсон и др. но эти виды становятся единым видом, поэтому Penicillium chrysogenum имеет большое количество синонимов . Наиболее важными из них являются Penicillium notatum и Penicillium meleagrinum .

Внутри рода вид классифицирован в разделе Asymmetrica, подраздел Velutina . Виды вокруг Penicillium oxalicum наиболее похожи по морфологии . Penicillium chrysogenum, вероятно, происходит от лишайниковых грибов, но утратил эту способность.

зыбь

Если не указано иное, информация в разделе «Описание» взята из источников: Raper & Thom 1949 и Samson et al. 1977 г. Pitt & Hocking 2009 был основным источником главы о микотоксинах, если не указано иное.

литература

  • Кеннет Б. Рапер, Чарльз Том: Руководство по пенициллионам . Уильямс и Уилкинс, Балтимор, 1949, стр. 359-364 (английский).
  • Р. А. Самсон, Р. Хэдлок, Амелия К. Столк: таксономическое исследование серии Penicillium chrysogenum . В: Антони ван Левенгук . Лента 43 , нет. 2 , 1977, с. 169-175 , DOI : 10.1007 / BF00395671 ( на английском языке).
  • Джон И. Питт, Эйлса Д. Хокинг: грибы и порча пищевых продуктов . 3. Издание. Springer, Dordrecht 2009, ISBN 978-0-387-92206-5 , стр. 235–237 ( онлайн в программе Поиск книг Google).

интернет страницы

  • В. Роберт, Г. Стегеуис, Дж. Сталперс: Penicillium chrysogenum. В: Механизм MycoBank и связанные с ним базы данных. Проверено 17 августа 2011 года .

Индивидуальные доказательства

  1. ^ Йенс Нильсен: физиологические инженерные аспекты Penicillium chrysogenum . World Scientific, Сингапур 1996, ISBN 978-981-02-2765-4 , стр. 184 ( онлайн в поиске книг Google).
  2. ^ Pitt & Хокинг, 2009
  3. ↑ Д. Макочински, Д. Филип, К. Танасе, С. Влад, А. Опреа, Т. Балаес: Взаимосвязь некоторых полиуретановых биокомпозитов с Penicillium chrysogenum и Aspergillus brasiliensis . В: Оптоэлектроника и современные материалы - быстрые коммуникации . Лента 6 , вып. 6 июня 2011 г., стр. 677-681 (английский, pdf ).
  4. ↑ Сильва Сонжак, Йенс К. Фрисвад, Нина Гунде-Цимерман: Penicillium Mycobiota в арктических подледных льдах . В кн . : Экология микробов . Лента 52 , нет. 2 , август 2006 г., стр. 207-216 , JSTOR : 25153372 (английский).
  5. ↑ Франсиско Фиерро, Сантьяго Гутьеррес, Бруно Диес, Хуан Ф. Мартин: Разрешение четырех больших хромосом у нитчатых грибов, продуцирующих пенициллин: кластер генов пенициллина расположен на хромосоме II (9,6 МБ) в Penicillium notatum и на хромосоме 1 (10,4 МБ) в Penicillium chrysogenum . В кн . : Молекулярная и общая генетика . Лента 241 , нет. 5-6 , декабрь 1993 г., стр. 573-578 , DOI : 10.1007 / BF00279899 ( на английском языке).
  6. ↑ Zhanyou Xu, Marco A. van den Berg, Chantel Scheuring, Lina Covaleda, Hong Lu, Felipe A. Santos, Taesik Uhm, Mi-Kyung Lee, Chengcang Wu, Steve Liu, Hong-Bin Zhang: физическое картирование генома с большого - вставьте клоны с помощью анализа отпечатков пальцев с капиллярным электрофорезом: надежная физическая карта Penicillium chrysogenum . В: Исследование нуклеиновых кислот . Лента 33 , нет. 5 , февраль 2005 г., стр. e50 , doi : 10.1093 / nar / gni037 (английский).
  7. ↑ Марко Ван ден Берг, Ричард Албанг, Кай Альберманн и др.: Секвенирование генома и анализ нитчатого гриба Penicillium chrysogenum . В: Природная биотехнология . Лента 26 , вып. 10 , октябрь 2008 г., стр. 1161–1168 (английский, pdf ).
  8. ↑ Александр Флеминг: Об антибактериальном действии культур пенициллий с особым упором на их использование при изоляции B. influenz . В: Британский журнал экспериментальной патологии . Лента 10 , вып. 31 , 1929, стр. 226-236 (английский).
  9. ^ Адриан Л. Баркус, Стивен Д. Бёрдетт, Томас Э. Херхлайн: кишечная инвазия и диссеминированное заболевание, связанное с Penicillium chrysogenum . В кн . : Анналы клинической микробиологии и противомикробных препаратов . Лента 4 , вып. Декабрь 21 , 2005, DOI : 10,1186 / 1476-0711-4-21 ( на английском языке).
  10. ^ Мэри Л. Эшете, Джон В. Кинг, Бертон С. Уэст, Арнольд Оберл: Penicillium chrysogenum endophthalmitis Первый зарегистрированный случай . В кн . : Микопатология . Лента 74 , нет. 2 , май 1981 г., стр. 125-127 , DOI : 10.1007 / BF01259468 ( на английском языке).
  11. ↑ HY Tai, MF Tam, H. Chou, HJ Peng, SN Su, DW Perng, HD Shen: аллерген Pen ch 13 индуцирует секрецию медиаторов и деградацию белка окклюдина эпителиальных клеток легких человека . В кн . : Аллергия . Лента 61 , нет. 3 , март 2006 г., стр. 382-388 , PMID 16436150 (английский).
  12. ↑ Аллергом на Пен, глава 13
  13. ↑ Х. Чоу, М. Ф. Там и др.: Трансальдолазы - это новые грибковые аллергены, перекрестно реагирующие с иммуноглобулином E. В: Clinical and Experimental Allergy Volume 41, Number 5, May 2011, pp. 739-749. DOI: 10.1111 / j.1365-2222.2011.03698.x . PMID 21488999 .
  14. ↑ Самсон и др. 1977 г.
  15. ↑ Китцманн, 2008 г.