Saccharomyces cerevisiae: qué es, características, morfología y ciclo vital
¿Qué es Saccharomyces cerevisiae?
Saccharomyces cerevisiae o levadura de cerveza es una especie de hongo unicelular que pertenece al filo Ascomicota, a la clase Hemiascomicete y al orden Saccharomicetales. Se caracteriza por su amplia distribución de hábitats, como hojas, flores, suelo y agua. Su nombre significa hongo de azúcar de cerveza, debido a que se emplea durante la producción de esta popular bebida.
Esta levadura ha sido utilizada por más de un siglo en repostería y en la fabricación de cerveza, pero fue a comienzos del siglo XX cuando los científicos le prestaron atención, convirtiéndola en un modelo de estudio.
Este microorganismo ha sido ampliamente empleado en diferentes industrias; actualmente es un hongo muy usado en la biotecnología para la producción de insulina, anticuerpos, o albúmina, entre otras sustancias de interés para la humanidad.
Como modelo de estudio, esta levadura ha permitido dilucidar los mecanismos moleculares que ocurren durante el ciclo celular en células eucariotas.
Características de Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae es un microbio unicelular eucariota, de forma globular, verde amarillento. Es quimioorganótrofo, ya que requiere de compuestos orgánicos como fuente de energía y no requiere de luz solar para crecer.
Esta levadura es capaz de utilizar diferentes azúcares, siendo la glucosa la fuente de carbono preferida.
Saccharomyces cerevisiae es anaerobio facultativo, es decir, es capaz de crecer en condiciones de deficiencia de oxígeno. Durante esta condición ambiental, la glucosa es convertida en diferentes intermediarios como etanol, CO₂ y glicerol.
Esto último se conoce como fermentación alcohólica. Durante este proceso, el crecimiento de la levadura no es eficiente, sin embargo, es el medio ampliamente utilizado por la industria para fermentar los azúcares presentes en diferentes granos, como trigo, cebada y maíz.
El genoma de Saccharomyces cerevisiae ha sido completamente secuenciado, siendo el primer organismo eucariota en lograrse. El genoma se organiza en un conjunto haploide de 16 cromosomas. Aproximadamente 5.800 genes están destinados a la síntesis de proteínas.
El genoma de Saccharomyces cerevisiae es muy compacto, a diferencia de otros eucariotas, ya que el 72% está representado por genes. Dentro de este grupo, aproximadamente 708 han sido identificados por participar en el metabolismo, llevando a cabo cerca de 1.035 reacciones.
Morfología de Saccharamyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae es un pequeño organismo unicelular que está muy relacionado con las células de animales y plantas. La membrana celular separa los componentes celulares del medio externo, mientras que la membrana nuclear protege el material hereditario.
Como en otros organismos eucariotas, la membrana mitocondrial está involucrada en la generación de energía, mientras que el retículo endoplasmático (RE) y el aparato de Golgi están involucrados en la síntesis de lípidos y modificación de proteínas.
La vacuola y los peroxisomas encierran rutas metabólicas relacionadas con las funciones digestivas. Mientras tanto, una compleja red de andamiaje actúa como soporte celular y permite el movimiento celular, realizando así las funciones de citoesqueleto.
Los filamentos de actina y miosina del citoesqueleto funcionan mediante la utilización de energía y permiten el ordenamiento polar de las células durante la división celular.
La división celular conduce a la división asimétrica de las células, dando como resultado una célula madre más grande que la célula hija. Esto es muy común en levaduras, y es un proceso que se define como gemación.
Saccharomyces cerevisiae tiene una pared celular de quitina, dándole a la levadura la forma celular que la caracteriza.
Esta pared evita daños osmóticos dado que ejerce presión de turgor, proporcionándole a estos microorganismos cierta plasticidad en condiciones ambientales dañinas. La pared celular y la membrana están conectadas por el espacio periplasmático.
Ciclo vital de Saccharamyces cerevisiae
El ciclo de vida de Saccharomyces cerevisiae es similar al de la mayoría de las células somáticas. Pueden existir células haploides y diploides. El tamaño celular de las células haploides y diploides varía de acuerdo a la fase del crecimiento y de cepa en cepa.
Durante el crecimiento exponencial, el cultivo de células haploides se reproduce más rápido que el de células diploides. Las células haploides tienen yemas que aparecen adyacentes a las previas, mientras que en las células diploides aparecen en polos opuestos.
El crecimiento vegetativo ocurre por gemación, en la cual la célula hija se inicia como un brote de la célula madre, seguido por la división nuclear, la formación de la pared celular y finalmente la separación celular.
Cada célula madre puede formar cerca de 20-30 yemas, por lo que su edad se puede determinar por el número de cicatrices en la pared celular.
Las células diploides que crecen sin nitrógeno y sin fuente de carbono, sufren un proceso de meiosis, produciendo cuatro esporas (ascas). Estas esporas tienen alta resistencia y pueden germinar en un medio rico.
Las esporas pueden ser de grupo de apareamiento a, α o ambas, siendo esto lo análogo al sexo en organismos superiores. Ambos grupos celulares producen sustancias tipo feromona que inhiben la división celular de la otra célula.
Cuando estos dos grupos celulares se encuentran, cada una forma una especie de protuberancia, y al unirse ocurre, eventualmente, un contacto intercelular produciendo en última instancia una célula diploide.
Usos de Saccharamyces cerevisiae
Repostería y pan
Saccharomyces cerevisiae es la levadura más utilizada por los seres humanos. Uno de los principales usos ha sido en la repostería y en la fabricación de pan, ya que durante el proceso fermentativo, la masa de trigo se suaviza y se expande.
Suplemento alimenticio
Por otro lado, esta levadura ha sido utilizada como suplemento alimenticio, porque cerca del 50% de su peso seco lo componen proteínas, además es rica en vitamina B, niacina y ácido fólico.
Fabricación de bebidas
Esta levadura está involucrada en la producción de diferentes bebidas. La industria cervecera la utiliza ampliamente. Mediante la fermentación de los azúcares que componen los granos de cebada se puede producir cerveza, una de las bebidas más antiguas de la historia humana.
Del mismo modo, Saccharomyces cerevisiae puede fermentar los azúcares presentes en las uvas, produciendo hasta un 18% de etanol por volumen de vino.
Biotecnología
Por otra parte, desde el punto de vista biotecnológico, Saccharomyces cerevisiae ha sido un modelo de estudio y uso, debido a que es un organismo de fácil cultivo, de crecimiento rápido y cuyo genoma ha sido secuenciado.
La utilización de esta levadura por parte de la industria biotecnológica va desde la producción de insulina hasta la producción de anticuerpos y otras proteínas utilizadas por la medicina.
Actualmente, la industria farmacéutica ha empleado este microorganismo en la producción de varias vitaminas, por lo que las fábricas biotecnológicas han desplazado a las fábricas petroquímicas en la producción de compuestos químicos.
Referencias
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