Penicillium chrysogenum: karakteristik, morfologi, habitat

Penicillium chrysogenum adalah spesies jamur yang paling sering digunakan dalam produksi penisilin. Spesies ini termasuk dalam genus Penicillium dari keluarga Aspergilliaceae dari Ascomycota .

Hal ini ditandai dengan menjadi jamur berserabut, dengan hifa bersepta. Ketika ditanam di laboratorium, koloninya tumbuh dengan cepat. Mereka terlihat seperti beludru hingga kapas dan berwarna hijau kebiruan.

Penicillium chrysogenum, sin. Penicilium notatum. Oleh Crulina 98 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) atau GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], dari Wikimedia Commons

Indeks artikel

Karakteristik umum

P. chrysogenum adalah spesies saprofit. Hal ini mampu mogok organik peduli untuk menghasilkan senyawa karbon sederhana yang menggunakan dalam diet.

Spesies ini ada di mana-mana (dapat ditemukan di mana saja) dan umumnya ditemukan di ruang tertutup, tanah atau terkait dengan tanaman . Itu juga tumbuh di roti dan sporanya umum di debu.

Spora P. chrysogenum dapat menyebabkan alergi pernafasan dan reaksi kulit. Itu juga dapat menghasilkan berbagai jenis racun yang mempengaruhi manusia.

Produksi penisilin

Penggunaan paling terkenal dari spesies ini adalah produksi penisilin. Antibiotik ini pertama kali ditemukan oleh Alexander Fleming pada tahun 1928, meskipun ia pertama kali mengidentifikasinya sebagai P. rubrum .

Meskipun ada spesies Penicillium lain yang mampu menghasilkan penisilin, P. chrysogenum adalah yang paling umum. Penggunaannya yang istimewa dalam industri farmasi adalah karena produksi antibiotiknya yang tinggi.

Reproduksi

Mereka bereproduksi secara aseksual melalui konidia (spora aseksual) yang diproduksi di konidiofor. Ini tegak dan berdinding tipis, dengan sedikit phialides (sel penghasil konidia).

reproduksi seksual terjadi melalui ascospores (spora seksual). Ini terjadi pada asci berdinding tebal (tubuh buah).

Askospora (spora kelamin) diproduksi di askus (tubuh buah). Ini adalah dari jenis cleistothecium (berbentuk bulat) dan memiliki dinding sclerotized.

Produksi metabolit sekunder

Metabolit sekunder adalah senyawa organik yang dihasilkan oleh makhluk hidup yang tidak ikut campur secara langsung dalam metabolismenya. Dalam kasus jamur, senyawa ini membantu mengidentifikasi mereka.

P. chrysogenum ditandai dengan memproduksi roquefortin C, melagrin, dan penisilin. Kombinasi senyawa ini memudahkan identifikasi mereka di laboratorium. Selain itu, jamur menghasilkan metabolit sekunder berwarna lainnya. Xanthoxilins bertanggung jawab atas warna kuning dari eksudat khas spesies.

Di sisi lain, dapat menghasilkan aflatoksin, yaitu mikotoksin yang berbahaya bagi manusia. Racun ini menyerang sistem hati dan dapat menyebabkan sirosis dan kanker hati. Spora jamur mencemari berbagai makanan yang, bila tertelan, dapat menyebabkan patologi ini.

Nutrisi

Spesies ini saprofit . Ia memiliki kemampuan untuk menghasilkan enzim pencernaan yang dilepaskan pada bahan organik. Enzim ini mendegradasi substrat, memecah senyawa karbon kompleks.

Kemudian, senyawa yang lebih sederhana dilepaskan dan dapat diserap oleh hifa . Nutrisi yang tidak dikonsumsi menumpuk sebagai glikogen.

Filogeni dan taksonomi

P. chrysogenum pertama kali dijelaskan oleh Charles Thom pada tahun 1910. Spesies ini memiliki sinonim yang luas (nama berbeda untuk spesies yang sama).

Kesinoniman

Fleming pada tahun 1929 mengidentifikasi spesies penghasil penisilin sebagai P. rubrum , karena adanya koloni merah. Kemudian, spesies tersebut diberi nama P. notatum .

Pada tahun 1949 ahli mikologi Raper dan Thom menunjukkan bahwa P. notatum adalah sinonim dengan P. chrysogenum . Pada tahun 1975 revisi kelompok spesies yang terkait dengan P. chrysogenum dibuat dan empat belas sinonim diusulkan untuk nama ini.

Banyaknya sinonim untuk spesies ini terkait dengan sulitnya menetapkan karakter diagnostik. Telah diketahui bahwa variasi dalam media kultur mempengaruhi beberapa karakteristik. Hal ini menyebabkan kesalahan identifikasi takson.

Menarik untuk dicatat bahwa berdasarkan prinsip prioritas (nama pertama yang diterbitkan) nama takson tertua adalah P. griseoroseum, diterbitkan pada tahun 1901. Namun, P. chrysogenum tetap menjadi nama yang dilestarikan karena penggunaannya yang luas.

Saat ini, karakteristik yang paling akurat untuk mengidentifikasi spesies adalah produksi metabolit sekunder. Kehadiran roquefortin C, penisilin dan melagrin, menjamin identifikasi yang benar.

Daerah pemilihan saat ini

P. chrysogenum dibatasi pada bagian Chrysogena dari genus Penicillium . Genus ini terletak di keluarga Aspergilliaceae dari urutan Eurotiales dari Ascomycota.

Bagian Chrysogena dicirikan oleh konidiofor tervertikilasi dan empat lingkaran. phialides kecil dan koloni umumnya beludru. Spesies dalam kelompok ini toleran terhadap salinitas dan hampir semuanya menghasilkan penisilin.

13 spesies telah diidentifikasi untuk bagian ini, dengan P. chrysogenum sebagai spesies tipe. Bagian ini adalah kelompok monofiletik dan merupakan saudara dari bagian Roquefortorum.

Morfologi

Jamur ini memiliki miselia berserabut. Hifanya bersepta, yang merupakan ciri khas Ascomycota.

Konidiofor tervertikilasi (dengan banyak percabangan). Ini tipis dan berdinding halus, berukuran 250-500 m.

Metul (cabang dari konidiofor) memiliki dinding halus dan phialides bulat (berbentuk botol), dan sering berdinding tebal.

Konidia berbentuk subglobose hingga elips, berdiameter 2,5-3,5 m, dan berdinding halus jika dilihat dengan mikroskop cahaya. Dalam mikroskop elektron pemindaian, dindingnya bertuberkulasi.

Habitat

P. chrysogenum adalah kosmopolitan. Spesies ini telah ditemukan tumbuh di perairan laut, serta di lantai hutan alam di zona beriklim sedang atau tropis.

Ini adalah spesies mesofilik yang dapat tumbuh antara 5 – 37 ° C, dengan optimal pada 23 ° C. Selain itu, ia xerofil, sehingga dapat tumbuh subur di lingkungan yang kering. Di sisi lain, itu toleran terhadap salinitas.

Karena kemampuannya untuk tumbuh di berbagai kondisi lingkungan, biasanya ditemukan di dalam ruangan. Ini telah ditemukan di AC, lemari es dan sistem sanitasi, antara lain.

Ini adalah jamur yang sering sebagai patogen pohon buah-buahan seperti buah persik, buah ara, buah jeruk dan jambu biji. Demikian juga, dapat mencemari biji-bijian dan daging. Itu juga tumbuh pada makanan olahan seperti roti dan kue.

Reproduksi

Di P. chrysogenum ada dominasi reproduksi aseksual. Dalam lebih dari 100 tahun penelitian jamur, hingga 2013 reproduksi seksual pada spesies tidak diverifikasi.

Reproduksi aseksual

Ini terjadi melalui produksi konidia di konidiofor. Pembentukan konidia dikaitkan dengan diferensiasi sel reproduksi khusus (phialides).

Produksi konidia dimulai ketika hifa vegetatif berhenti tumbuh dan septum terbentuk. Kemudian daerah ini mulai membengkak dan serangkaian cabang terbentuk. Sel apikal cabang berdiferensiasi menjadi phialid yang mulai membelah secara mitosis untuk menghasilkan konidia.

Konidia terutama disebarkan oleh angin. Ketika konidiospora mencapai lingkungan yang menguntungkan, mereka berkecambah dan menimbulkan tubuh vegetatif jamur.

Reproduksi seksual

Studi fase seksual pada P. chrysogenum tidak mudah, karena media kultur yang digunakan di laboratorium tidak mendorong perkembangan struktur seksual.

Pada 2013, ahli mikologi Jerman Julia Böhm dan kolaboratornya berhasil merangsang reproduksi seksual pada spesies tersebut. Untuk ini, mereka menempatkan dua ras berbeda pada agar-agar yang dikombinasikan dengan oatmeal. Kapsul tersebut mengalami gelap pada suhu antara 15 ° C sampai 27 ° C.

Setelah masa inkubasi antara lima minggu dan tiga bulan, pembentukan cleistocecia (asci bulat tertutup) diamati. Struktur ini terbentuk di zona kontak antara dua ras.

Percobaan ini menunjukkan bahwa pada P. chrysogenum reproduksi seksual adalah heterothalic. Produksi ascogonium (struktur wanita) dan antheridium (struktur pria) dari dua ras yang berbeda diperlukan.

Setelah pembentukan ascogonium dan antheridium, sitoplasma menyatu (plasmogami) dan kemudian inti (karyogami). Sel ini memasuki meiosis dan menimbulkan askospora (spora seks).

media budaya

Koloni pada media kultur tumbuh sangat pesat. Penampilannya seperti beludru hingga kapas, dengan miselia putih di tepinya. Koloni berwarna hijau kebiruan dan menghasilkan eksudat kuning cerah yang melimpah.

Aroma buah muncul di koloni, mirip dengan nanas. Namun, pada beberapa ras, baunya tidak terlalu menyengat.

Penisilin

Penisilin adalah antibiotik pertama yang berhasil digunakan dalam pengobatan. Ini ditemukan secara kebetulan oleh ahli mikologi Swedia Alexander Fleming pada tahun 1928.

Peneliti melakukan percobaan dengan bakteri genus Staphylococcus dan media kultur yang terkontaminasi jamur. Fleming mengamati bahwa di mana jamur berkembang, bakteri tidak tumbuh.

Penisilin adalah antibiotik betalaktamik dan yang berasal dari alam diklasifikasikan menjadi beberapa jenis menurut komposisi kimianya. Ini bertindak terutama pada bakteri Gram positif yang menyerang dinding sel mereka yang terutama terdiri dari peptidoglikan.

Ada beberapa spesies Penicillium yang mampu menghasilkan penisilin, namun P. chrysogenum adalah yang paling produktif. Penisilin komersial pertama diproduksi pada tahun 1941 dan pada awal tahun 1943 berhasil diproduksi dalam skala besar.

penisilin alami tidak efektif terhadap beberapa bakteri yang menghasilkan penisilinase enzim. Enzim ini memiliki kemampuan untuk menghancurkan struktur kimia penisilin dan menonaktifkannya.

Namun, telah dimungkinkan untuk memproduksi penisilin semi-sintetik dengan mengubah komposisi kaldu tempat Penicillium ditanam . Ini memiliki keuntungan bahwa mereka resisten peniselase, oleh karena itu lebih efektif melawan beberapa patogen.

Referensi

  1. Böhm J, B Hoff, CO´Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer dan U Kück (2013) Reproduksi seksual dan pengembangan strain yang dimediasi tipe perkawinan di penisilin- penghasil jamur Penicillium chrysogenum . PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken dan RA Samson (2011) Filogeni Penicillium dan pemisahan Trichocomaceae menjadi tiga famili. Studi di Mikologi 70: 1-51.
  3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson dan MC Fisher (2011) Spesiasi meskipun distribusi tumpang tindih secara global di Penicillium chrysogenum : genetika populasi jamur keberuntungan Alexander Fleming. Ekologi Molekuler 20: 4288-4301.
  4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) Proposal untuk nomina spesifik conservanda dan rejicienda di Aspergillus dan Penicillium ( Fungi ). Takson 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Sejarah penisilin dan pembuatannya di Chili. Pdt. Chil. Menulari. 23: 172-176.
  6. Roncal, T dan U Ugalde (2003) induksi konidiasi di Penicillium . Penelitian di Mikrobiologi. 154: 539-546.