Χαρακτηριστικά του πενικιλλίου, ταξινόμηση, μορφολογία, βιότοπος

Penicillium είναι ένα γένος βακτηρίων που βρίσκεται στο phyllum Ascomycota. Περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό μυκολόγο Heinrich Link το 1809 και η ταξονομία του ήταν πολύπλοκη.

Αρχικά βρίσκεται στην δευτερομυκήτων (ατελής μύκητες), δεδομένου ότι μόνο η κατάσταση ανάμορφα (ασεξουαλική) ήταν γνωστή. Αργότερα διαπιστώθηκε ότι Penicillium αντιστοιχούσε στις τηλεμορφικές (σεξουαλικές) καταστάσεις των φύλων Eupenicillium και Talaromyces των Ασκομυκητών.

Η αναμορφική κατάσταση του Penicillium Χαρακτηρίζεται από υαλώδεις (άχρωμες) διαφραγματικές υφές. Όταν τοποθετούνται σε μέσα καλλιέργειας στο εργαστήριο, οι αποικίες μετατρέπονται από μπλε, μπλε πράσινο σε ροζ.

Η ετυμολογία του Penicillium προέρχεται από το πινέλο, αφού τα κονιδιοφόρα (δομές που παράγουν ασεξουαλικά σπόρια) είναι διακλαδισμένα.

Penicillium με τα άλλα γένη των μυκήτων είναι γνωστή ως καλούπια, επειδή αναπτύσσονται σε διάφορα βιολογικά προϊόντα που σχηματίζει ένα στρώμα διαφορετικό χρωματισμό. Αυτό το είδος είναι saprófito και μπορεί να αναπτυχθεί σε διάφορα περιβάλλοντα.

Πολλά είδη του γένους έχουν μεγάλη σημασία για τον άνθρωπο. Η πενικιλίνη (το πρώτο αντιβιοτικό που χρησιμοποιήθηκε στην ιατρική) ελήφθη από το P. chrysogenum. Από την άλλη πλευρά, τα αποκαλούμενα μπλε τυριά αποκτούν τα χαρακτηριστικά τους λόγω της λιπολυτικής και πρωτεολυτικής δράσης ειδών Penicillium.

Ορισμένα είδη είναι επιβλαβή για την υγεία. Αυτά παράγουν διάφορες τοξίνες όπως ωχρατοξίνες που βλάπτουν το νεφρικό σύστημα. Άλλα είδη προκαλούν βλάβη σε διάφορα τρόφιμα όπως το ψωμί και τα εσπεριδοειδή. Μερικοί είναι παθογόνοι οργανισμοί των ζώων και των ανθρώπων.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
• 2 Τύποι κονιδιοφόρων
  • 2.1 Παραγωγή μυκοτοξινών
  • 2.2 Διατροφή
• 3 Φυλογενία και ταξινόμηση
  • 3.1 Το γένος Talaromyces
  • 3.2 Γένος Penicillium
• 4 Οικότοπος
• 5 Αναπαραγωγή
  • 5.1 Asexual αναπαραγωγή
  • 5.2 Σεξουαλική αναπαραγωγή
• 6 Παθογόνα και ασθένειες
• 7 Βιοτεχνολογία
• 8 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Η ομάδα χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη διαφραγμένων υφών και των νηματίων μυκηλίων. Όταν καλλιεργείται στο εργαστήριο, παράγει αποικίες με συμπαγές μυκήλιο και καλά καθορισμένα περιθώρια.

Οι αποικίες αναπτύσσονται γρήγορα και φαίνονται μαλλιαρά ή βαμβακερά. Κατ 'αρχήν είναι λευκά και στη συνέχεια γίνονται μπλε, πράσινο κιτρινωπό ή ροζ πράσινο.

Σεξουαλική σπόρια (ασκοσπόρια) παράγονται σε AscI (όργανα καρποφορίας) που μπορεί να είναι ξυλώδη ή μαλακότερη υφή ανάλογα με την ομάδα.

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του γένους είναι η ανάπτυξη διακλαδισμένων κονιδιοφόρων με τη μορφή βούρτσας. Οι διαφορετικοί τύποι διακλάδωσης του κονιδιοφόρου επιτρέπουν τη διαφοροποίηση του είδους.

Το κονιδιοφόρο είναι καλά δομημένο και έχει έναν άξονα από τον οποίο σχηματίζονται κλαδιά (metullas). Τα φιαλίδια σχηματίζονται επί των metullas (κυψελιδωτά κύτταρα που παράγουν τα κονίδια). Αυτός είναι ο σημαντικότερος χαρακτήρας για τη διαφοροποίηση των ειδών από το γένος.

Τύποι κονιδιοφόρων

Απλή: οι φιάλες είναι μοναχικές.

Monoverticilados: μια ομάδα φιαλιδίων εμφανίζεται στην κορυφή του άξονα του κονιδιοφόρου.

Διβικαριάδος: παρουσιάζεται ο κλάδος metlulas σε διαφορετικά ύψη και σε αυτές τις ομάδες φιαλιδίων.

Biverticillates: στην άκρη του άξονα σχηματίζονται τρεις ή περισσότερες μεθόδους, καθεμία με μια ομάδα φιαλιδίων στην κορυφή.

Terverticilados: παρουσιάζουν μια σειρά ενδιάμεσων κλάδων μεταξύ των metullas και των φιαλιδίων.

Παραγωγή μυκοτοξινών

Είδη του είδους Penicillium παράγουν τοξικές ουσίες που μολύνουν τα τρόφιμα, τα οποία είναι γνωστά ως μυκοτοξίνες. Οι συχνότερες είναι οι ωχρατοξίνες και οι πατουλίνες.

Οι ωχρατοξίνες μπορούν να μολύνουν τα δημητριακά και τα τυριά, καθώς και να συσσωρεύονται στο λίπος των ζώων που καταναλώνονται από τον άνθρωπο. Αυτές οι τοξίνες επηρεάζουν το νεφρικό σύστημα.

Οι πατουλίνες βρίσκονται στα δημητριακά και τα καρύδια. Μπορεί να αποδυναμώσει το ανοσοποιητικό σύστημα και να επιτεθεί στο νευρικό σύστημα.

Διατροφή

Τα είδη του Penicillium Είναι σαπροφύτες. Έχουν μεγάλη ικανότητα να αποικοδομούν οργανική ύλη επειδή παράγουν μια μεγάλη ποσότητα υδρολυτικών ενζύμων. Αυτά τα ένζυμα έχουν την ικανότητα να επιταχύνουν τη διαδικασία αποσύνθεσης.

Αυτοί οι μύκητες είναι γνωστοί ως καλούπια και τα σπόρια τους είναι οι κύριοι ατμοσφαιρικοί ρύποι σε πολλά κλειστά κτίρια. Επιπλέον, συμπεριφέρονται ως παθογόνα διαφορετικών καλλιεργειών τόσο στον αγρό όσο και μετά τη συγκομιδή.

Πολλοί μπορούν να παράγουν τοξίνες που προκαλούν βλάβη στους ανθρώπους. Άλλοι ευνοούν τη ζύμωση ορισμένων τροφίμων και είναι επίσης σε θέση να παράγουν αντιβιοτικά.

Φυλογενία και ταξινόμηση

Η ταξινόμηση του Penicillium Είναι αρκετά περίπλοκο, διότι σε πολλές ομάδες μυκήτων ήταν συχνά αναμορφικό κράτη και Τελεομορφές εξετάστηκαν διάφορες ταξινομικές.

Φύλο αρχικά ξεκίνησε τεχνητή ομάδα δευτερομυκήτων (ατελής μύκητες), επειδή η σεξουαλική μορφές τους δεν ήταν γνωστές. Οι Τελεομορφές βρίσκεται στην Ascomycota άκρη εντός της τάξης Eurotiales

Το είδος χωρίστηκε σε τέσσερα υποζύγια: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium και Biverticillium,τα οποία διαφοροποιούνται ανάλογα με τον τύπο του κονιδιοφόρου. Στη συνέχεια Biverticillatum συσχετίστηκε με το τηλεμορφικό είδος Talaromyces και τα άλλα τρία υπο-είδη για να Eupenicillium.

Αργότερα, σε μια ανασκόπηση του Penicillium senso stricto (δεν συμπεριλαμβάνεται Talaromyces), το teleomorph Eupenicillium συνέβη να θεωρηθεί συνώνυμο, δεδομένου ότι το όνομα Penicillium είναι παλαιότερο.

Φύλο Talaromyces

Χαρακτηρίζεται από την παρουσία ασκοσχηματισμού που σχηματίζεται από ένα δίκτυο υφών με μαλακούς τοίχους. Τα ασκοί ωριμάζουν σε λίγες εβδομάδες στο μέσο καλλιέργειας. Οκτώ ασκοσπόρια σχηματίζονται που είναι μονοκύτταρα. Το αναμορφωμένο (υπο-είδος) Biverticillatum) παρουσιάζει στενά φιαλίδια.

Μοριακές μελέτες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι αυτή είναι μια μονοφυλετική ομάδα και βρίσκεται επί του παρόντος στην οικογένεια Trichocomaceae. Περίπου 110 είδη αναγνωρίζονται, ομαδοποιούνται σε επτά ενότητες.

Μεταξύ των ειδών ενδιαφέροντος ξεχωρίζει Τ. Marneffei, παθογόνο που προκαλεί συστηματική μυκητίαση σε ασθενείς με HIV.

Φύλο Penicillium

Επί του παρόντος στο γένος όλα τα είδη του Eupenicillium, καθώς και τα είδη Η Ελλάδα, η Τωρομυμήκη, η Χρωμοκλέστα και η Αιμοκαρπεντέλη.

Τα είδη παρουσιάζουν ασκο με ισοδομετρικά κύτταρα (ίσων πλευρών), με πολύ σκληρούς τοίχους (σκληρωμένοι). Οι Ascos χρειάζονται μήνες για να ωριμάσουν και σε μερικές περιπτώσεις τα ascospores δεν ωριμάζουν.

Η ασφυκτική κατάσταση χαρακτηρίζεται από φλεγματικό φαρδύ ή φιαλίδιο σε σχήμα μπουκαλιού.

Το γένος βρίσκεται στην οικογένεια Aspergillaceae και έχει υποδιαιρεθεί σε δύο υπο-γένη (Aspergilloides και Penicillium) και 25 τμήματα.

Habitat

Τα είδη του Penicillium μπορούν να αναπτυχθούν σε διαφορετικά περιβάλλοντα και να έχουν μια κοσμοπολίτικη διανομή. Αυτά είναι σε θέση να ζουν σε ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας, αλατότητας, pH ή υδατικού στρες.

Η παρουσία του Penicillium σε περισσότερα από 400 είδη φυτών. Έχουν βρεθεί σε πολύ κρύες περιοχές όπως η υπο-αρκτική και η τούνδρα.

Σε αλατούχα περιβάλλοντα, η παρουσία ειδών του είδους Penicillium ως ενδοφθάλμια των θαλασσινών ή καλλιέργεια σε εδάφη υψηλής αλατότητας.

Άλλα είδη είναι σε θέση να αναπτύσσονται σε πολύ οξινισμένα εδάφη με φυσικό τρόπο ή με ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως απόβλητα εξόρυξης και βιομηχανικά λύματα. 

Αναπαραγωγή

Τα είδη του Penicillium και Talaromyces αναπαράγουν ασεξουαλικά και σεξουαλικά.

Ασεξουαλική αναπαραγωγή

Μπορεί να συμβεί λόγω του κατακερματισμού των μυκηλίων που αργότερα συνεχίζουν να διαιρούνται. Σε άλλες περιπτώσεις μπορεί να σχηματιστεί ένα σκληρόειδο (μυκήλιο με παχύ τοίχωμα) που μπορεί να αντέξει δυσμενείς συνθήκες και στη συνέχεια να αρχίσει να διαιρεί.

Η πιο κοινή μορφή ασεξουαλικής αναπαραγωγής είναι η παραγωγή κονιδίων (σεξουαλικών σπόρων) από κονιδιοφόρα. Αυτά σχηματίζονται από τη διαίρεση του πυρήνα των φιαλιδίων.

Σεξουαλική αναπαραγωγή

Τα σεξουαλικά σπόρια παράγονται στο ascos. Δημιουργείται ένα αντερίδιο (αρσενική δομή) και το ασκονονί (θηλυκή δομή). Τα κυτταροπλάσματα αμφοτέρων των δομών συντήκονται (πλασμογαμία) και μετά συνδέονται οι πυρήνες (καρδιογυναμική).

Μόλις σχηματιστεί το διπλοειδές κύτταρο, εμφανίζεται μεΐωση. Δημιουργούνται τέσσερα απλοειδή κύτταρα που υποφέρουν από μίτωση, παράγοντας οκτώ ασκοσπόρια.

Τα ασκοσπόρια είναι απλοειδή με ένα μόνο πυρήνα. Μπορούν να έχουν μια λεία επιφάνεια ή με διακοσμητικά στοιχεία και είναι διάσπαρτα από τον άνεμο ή εκκενώνονται από τη βροχή.

Παθογόνα και ασθένειες

Διάφορα είδη Penicillium είναι αιτιώδης παράγοντας αλλοίωσης των τροφίμων, ιδιαίτερα όταν οι συνθήκες είναι υγρές και ζεστές. Οι αποικίες αναπτύσσονται σε αυτά και τα ένζυμα που τα παράγουν αποσυντίθενται γρήγορα. Γενικά, οι αποικίες έχουν πρασινωπό χρώματα.

Είναι επίσης συχνή η μόλυνση των κτιρίων από τα σπόρια της Penicillium και άλλα είδη. Το κλειστό και υγρό περιβάλλον ευνοεί την ανάπτυξη του μύκητα. Υπάρχουν άνθρωποι που είναι πολύ ευαίσθητοι στα σπόρια, γεγονός που τους προκαλεί διάφορες αναπνευστικές παθήσεις και αλλεργίες.

Τ. Marneffei (πριν Penicillium marneffei) είναι η αιτία της πενικιλίας, μιας ενδημικής ασθένειας στη Νοτιοανατολική Ασία. Επιδρά μόνο στους ανοσοκατασταλμένους ασθενείς, κυρίως στους ασθενείς με HIV. Τα κορίδια μολύνουν τον ξενιστή με εισπνοή και στη συνέχεια αναπτύσσονται ενδοκυτταρικά, επηρεάζοντας τη λειτουργία ορισμένων οργάνων.

Βιοτεχνολογία

Μερικά είδη Penicillium Χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων.

Σε πολλά προϊόντα κρέατος που υπόκεινται σε διαδικασίες ωρίμανσης, η παρουσία μυκητιακών αποικιών στην επιφάνεια είναι κοινή. Αυτά τα μανιτάρια ενισχύουν τα χαρακτηριστικά αρώματα και γεύσεις που οφείλονται στην παραγωγή διαφόρων χημικών ενώσεων.

Είδη του είδους Penicillium που αποτελούν τη χλωρίδα μικροβιακή επιφάνεια σε ορισμένες ζυμωμένο λουκάνικων όπως σαλάμι. Αυτά είναι τα αντιοξειδωτικά και εμποδίζουν την αποξήρανση, εκτός από την πρωτεολυτική ικανότητα του συμβάλλει σε προϊόντα σκλήρυνσης και την πρόληψη προσβολής παθογόνου.

Στην περίπτωση των λεγόμενων μπλε τυριών, P. roqueforti προστίθεται στην ωρίμανση τους. Η δραστηριότητά του παράγει ένζυμα που υποβαθμίζουν χημικές ενώσεις που παράγουν το χαρακτηριστικό άρωμα και γεύση αυτών των τυριών. Τα μπλε σημάδια είναι οι αποικίες του μύκητα στο τυρί.

Ορισμένα είδη είναι ικανά να παράγουν φυσικά αντιβιοτικά. Ένα από αυτά είναι η πενικιλίνη που λαμβάνεται κυρίως από την P. chrysogenum. Η πενικιλλίνη ήταν το πρώτο αντιβιοτικό που χρησιμοποιήθηκε στην ιατρική.

Αναφορές

1. Acosta R (2006) Επιλογή του Penicillium παραγωγών αντιμυκητιακών πεπτιδίων για χρήση σε προϊόντα με βάση το κρέας. Μνήμη για να δικαιούστε τον τίτλο του γιατρού. Κτηνιατρική Σχολή, Πανεπιστήμιο της Extremadura, Ισπανία. 288 σελ.
2. Cabañes J, MR Bragulat και G Castellá (2010) Ochratoxin ένα είδος παραγωγής στο γένος Penicillium. Toxins 2: 1111-1120.
3. Houbraken και RA Samson (2011) Φυλογενία του Penicillium και τον διαχωρισμό των Trichocomaceae σε τρεις οικογένειες. Μελέτες στη Μυκητολογία 70: 1-51.
4. Samson RA, Ν Yilmazi, J Houbraken, Η Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga και Frisvad JC (2011) Phylogeny και ονοματολογία του γένους Talaromyces και τα ταξινομημένα σε Penicillium υπογένος Biverticillium. Μελέτες στο Mycology 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, Τ Yaguchi RA και Σαμψών (2014) Ταυτοποίηση και ονοματολογία του γένους Penicillium. Μελέτες στο Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, Verma P, Kumar V, Sangwan Ρ, Mishra S, Panjiar Ν, Gupta V, και Saxena AK (2017) Βιοποικιλότητα του γένους Penicillium σε διαφορετικούς οικοτόπους. Στο: KV Gupta και S Rodriguez-Canto (ed). Νέες και μελλοντικές εξελίξεις στη μικροβιακή βιοτεχνολογία και στη βιοτεχνολογία. Penicillium ιδιότητες του συστήματος και εφαρμογές. Elsevier, Ηνωμένο Βασίλειο.