Saccharomyces cerevisiae: características, morfologia, ciclo de vida

A Saccharomyces cerevisiae ou levedura de cerveja é um tipo de fungo unicelular que pertence ao filo de Ascomycotus, à classe Hemiascomycete e à ordem Saccharomycetal. É caracterizada por sua ampla distribuição de habitats, como folhas, flores, solo e água. Seu nome significa fungo de açúcar de cerveja, porque é usado durante a produção desta bebida popular.

Esse fermento é usado há mais de um século na fabricação de panificação e cerveja, mas foi no início do século 20 que os cientistas prestaram atenção a ele, tornando-o um modelo de estudo.

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Saccharomyces cerevisiae na placa de ágar. Por Rainis Venta [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons

Esse microorganismo tem sido amplamente utilizado em diferentes indústrias; Atualmente é um fungo amplamente utilizado em biotecnologia, para a produção de insulina, anticorpos, albumina, entre outras substâncias de interesse para a humanidade.

Como modelo de estudo, esta levedura permitiu elucidar os mecanismos moleculares que ocorrem durante o ciclo celular em células eucarióticas.

Características biológicas

Saccharomyces cerevisiae é um micróbio eucariótico unicelular, globular, verde amarelado. É quimioorganotrófico, pois requer compostos orgânicos como fonte de energia e não requer que a luz solar cresça. Esta levedura é capaz de usar açúcares diferentes, sendo a glicose a fonte de carbono preferida.

S. cerevisiae é anaeróbico facultativo, pois é capaz de crescer em condições de deficiência de oxigênio. Durante essa condição ambiental, a glicose é convertida em diferentes intermediários, como etanol, CO2 e glicerol.

Este último é conhecido como fermentação alcoólica. Durante esse processo, o crescimento de leveduras não é eficiente; no entanto, é o meio amplamente utilizado pela indústria para fermentar os açúcares presentes em diferentes grãos, como trigo, cevada e milho.

O genoma de S. cerevisiae foi completamente sequenciado, sendo o primeiro organismo eucariótico a ser alcançado. O genoma é organizado em um conjunto haplóide de 16 cromossomos. Aproximadamente 5800 genes são destinados à síntese de proteínas.

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O genoma de S. cerevisiae é muito compacto, diferentemente de outros eucariotos, uma vez que 72% é representado por genes. Dentro deste grupo, cerca de 708 foram identificadas participando do metabolismo, realizando cerca de 1035 reações.

Morfologia

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S. cerevisiae é um pequeno organismo unicelular que está intimamente relacionado com as células de animais e plantas. A membrana celular separa os componentes celulares do ambiente externo, enquanto a membrana nuclear protege o material hereditário.

Como em outros organismos eucarióticos, a membrana mitocondrial está envolvida na geração de energia, enquanto o retículo endoplasmático (ER) e o aparelho de Golgi estão envolvidos na síntese lipídica e modificação de proteínas.

O vacúolo e os peroxissomos contêm vias metabólicas relacionadas às funções digestivas. Enquanto isso, uma complexa rede de andaimes atua como suporte celular e permite o movimento celular, desempenhando as funções do citoesqueleto .

Os filamentos de actina e miosina do citoesqueleto funcionam utilizando energia e permitem a ordenação polar das células durante a divisão celular.

A divisão celular leva à divisão celular assimétrica, resultando em uma célula-tronco maior que a célula filha. Isso é muito comum em leveduras e é um processo definido como brotamento.

S. cerevisiae possui uma parede celular de quitina, dando à levedura a forma celular que a caracteriza. Essa parede evita danos osmóticos, pois exerce pressão no turgor, proporcionando a esses microorganismos alguma plasticidade em condições ambientais prejudiciais. A parede celular e a membrana são conectadas pelo espaço periplásmico.

Ciclo de vida

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Ciclo sexual de Saccharomyces cerevisiae. Fonte: Wikimedia Commons

O ciclo de vida de S. cerevisiae é semelhante ao da maioria das células somáticas. Células haploides e diplóides podem existir. O tamanho das células das células haploides e diplóides varia de acordo com o estágio de crescimento e a tensão na cepa.

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Durante o crescimento exponencial, a cultura de células haplóides se reproduz mais rapidamente do que as células diplóides. As células haploides têm brotos que aparecem adjacentes às anteriores, enquanto nas células diplóides aparecem em pólos opostos.

O crescimento vegetativo ocorre por brotamento, no qual a célula filha começa como um surto da célula-tronco, seguida pela divisão nuclear, formação da parede celular e finalmente separação celular.

Cada célula-tronco pode formar de 20 a 30 gomos, portanto sua idade pode ser determinada pelo número de cicatrizes na parede celular.

As células diplóides que crescem sem nitrogênio e sem fonte de carbono passam por um processo de meiose , produzindo quatro esporos (ascas). Esses esporos têm alta resistência e podem germinar em um ambiente rico.

Os esporos podem ser do grupo de acasalamento a, α ou ambos, sendo análogo ao sexo em organismos superiores. Ambos os grupos celulares produzem substâncias semelhantes aos feromônios que inibem a divisão celular da outra célula.

Quando esses dois grupos celulares se encontram, cada um forma uma espécie de protuberância que, quando unida, eventualmente ocorre, um contato intercelular produzindo células diplóides.

Usos

Pastelaria e pão

S. cerevisiae é a levedura mais utilizada pelos seres humanos. Um dos principais usos tem sido na panificação e na panificação, pois durante o processo de fermentação a massa de trigo amolece e se expande.

Suplemento alimentar

Por outro lado, esta levedura tem sido usada como um suplemento nutricional, porque cerca de 50% de seu peso seco é composto de proteínas, também é rico em vitamina B, niacina e ácido fólico.

Fabricação de bebidas

Este fermento está envolvido na produção de diferentes bebidas. A indústria da cerveja a utiliza amplamente. Ao fermentar os açúcares que compõem os grãos de cevada, você pode produzir cerveja, uma bebida popular em todo o mundo.

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Da mesma forma, S. cerevisiae pode fermentar os açúcares presentes nas uvas, produzindo até 18% de etanol por volume de vinho.

Biotecnologia

Por outro lado, do ponto de vista biotecnológico, S. cerevisiae, tem sido um modelo de estudo e uso, por ser um organismo de fácil cultura, crescimento rápido e cujo genoma foi seqüenciado.

O uso desta levedura pela indústria de biotecnologia varia da produção de insulina à produção de anticorpos e outras proteínas utilizadas pela medicina.

Atualmente, a indústria farmacêutica utiliza esse microorganismo na produção de várias vitaminas, de modo que as fábricas biotecnológicas substituíram as fábricas petroquímicas na produção de compostos químicos.

Referências

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