Drożdże

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Drożdże
Ilustracja
Saccharomyces cerevisiae
Systematyka
Królestwo grzyby
Typ workowce
Klasa drożdżaki
Rząd drożdżakowce
Rodzina drożdżakowate
Rodzaj drożdże
Nazwa systematyczna
Saccharomyces Meyen ex E.C. Hansen
Meddn Carlsberg Lab. 2: 29 (1883)
Typ nomenklatoryczny
Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C. Hansen 1883
Błona komórkowa drożdży zwizualizowana w mikroskopii fluorescencyjnej poprzez białka błonowe wyposażone w markery fluorescencyjne świecące na zielono i czerwono. Nałożenie tych dwóch barw daje na obrazie kolor żółty.

Drożdże (Saccharomyces Meyen) – rodzaj jednokomórkowych grzybów z rodziny drożdżakowatych (Saccharomycetaceae)[1].

Są organizmami saprotrofitycznymi – żyją na podłożach zawierających cukry proste. Przeprowadzają fermentację alkoholową, przeważnie w warunkach beztlenowych. Dobrze poznano ok. 30 gatunków drożdży, z dużą liczbą odmian.

Systematyka i nazewnictwo[edytuj | edytuj kod]

Pozycja w klasyfikacji według Index Fungorum: Saccharomyces, Saccharomycetaceae, Saccharomycetales, Saccharomycetidae, Saccharomycetes, Saccharomycotina, Ascomycota, Fungi[1].

Synonimy nazwy naukowej: Octomyces Mello & L.G. Fern., Saccharomyces Meyen ex E.C. Hansen[2]:

Ze względu na zastosowanie drożdże dzieli się na grupy::

Niektóre gatunki[edytuj | edytuj kod]

Wykaz gatunków (nazwy naukowe) na podstawie Index Fungorum[3].

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Znaczenie gospodarcze mają drożdże szlachetne – liczne odmiany i szczepy hodowlane drożdży należące do gatunku Saccharomyces cerevisiae, wykorzystywane w przemyśle spożywczym, a zwłaszcza fermentacyjnym (drożdże piwowarskie, winiarskie, gorzelnicze i piekarniane). Do drożdży szlachetnych zalicza się także niektóre gatunki grzybów niedoskonałych o znaczeniu przemysłowym, szybko rozmnażających się w warunkach tlenowych i wytwarzających (głównie na pożywkach melasowych) duże ilości masy komórkowej, o znacznej zawartości białka (drożdże spożywcze i pastewne). Istnieją też gatunki szkodliwe z punktu widzenia przemysłu, nazywane drożdżami dzikimi, wywołujące wady produktu (śluzowacenie, zużywanie alkoholu, gorzknienie itp.). Z drugiej zaś strony, dzikie drożdże mogą być pożyteczne; są wykorzystywane np. przy produkcji piwa typu lambik czy rakii.

Reakcje redukcji

Jedną z reakcji o największym zastosowaniu prowadzoną przy udziale drożdży jest enzymatyczna redukcja związków zawierających grupę karbonylową. Redukowano ketony z różnymi podstawnikami otrzymując głównie drugorzędowe alkohole o konfiguracji absolutnej S. Ketony z przeszkodą steryczną (4-oktanon, t-butylometyloketon, izobutyloizopropyloketon) nie ulegają redukcji w tych warunkach.

Redukcja związków z jedną grupą karbonylową

Zanotowano wiele przykładów redukcji za pomocą drożdży piekarskich związków z jedną grupą karbonylową. Ketony mono- lub policykliczne, aromatyczne, zawierające siarkę, grupę nitrową, fluorowce.

Przykład reakcji aromatycznych ketonów

Redukcja alfa-heterocyklopodstawionych ketonów za pomocą drożdży piekarskich nie daje dobrych rezultatów. Ketony takie jak 2-tienylowy, 2-furylowy nie są w ogóle redukowane. Wysoką czystość optyczną i dobrą wydajność zanotowano w nielicznych przykładach.

Redukcja beta-ketoestrów

Niecykliczne beta-ketoestry są redukowane przez drożdże do beta-hydroksyestrów będących chiralnymi substratami w syntezie dalszych związków (laktamów, feromonów owadów, karotenoidów). Redukcja ketoestrów pozwala uzyskać oba enancjomery w różnym stosunku w zależności od tego, z której strony „podchodzi” jon wodorkowy. Używając systemu mikrobiologicznego, jakim są komórki drożdży, mamy do czynienia z co najmniej dwoma enzymami (reduktazami), które działają równocześnie z różnymi stereochemicznymi preferencjami, a każdy z nich operuje z wysoką stereoselektywnoscią.

Redukcja alfa-podstawionych beta-ketoestrów

W związkach typu podstawione beta-ketoestry produktami redukcji są aż 4 izomery. Wynika to z występowania zjawiska tautomerii keto-enolowej. Poprzez modyfikacje struktury sterujemy nie tylko czystością enancjomeryczną, ale także czystością diastereoizomeryczna.

Z wyjątkiem ketonu, w którym R1=R2=R3=CH3 (a który ulega redukcji do dwóch stereoizomerów), redukcja diketonów tego typu daje produkt, w którym tylko jedna grupa karbonylowa zostaje zredukowana. W tej reakcji nie otrzymujemy ani dioli, ani innych izomerycznych beta-hydroksyketonów. Reakcje redukcji niecyklicznych 1,3-diketonów za pomocą drożdży zachodzą wolno z niewielką wydajnością.

Redukcja 1,3-diketonów I 1,4-diketonów

1,2-diketony są, za pomocą drożdży piekarskich, redukowane do alfa-hydroksyketonów lub (rzadziej) do dioli. To, która grupa zostaje podczas monoredukcji zredukowana, zależy od podstawników sąsiadujących z atomami węgli grup karbonylowych. Charakterystyczne diketony używane w laboratorium:

Przykłady redukcji obu grup karbonylowych wśród produktów przeważają diole o konfiguracji anti. 1,4-diketony ulegają redukcji do diolu, przy czym obie grupy hydroksylowe najczęściej uzyskują konfigurację S.

Redukcja związków z wiązaniem podwójnym

Drożdże piekarskie były stosowane do stereospecyficznej redukcji wiązania C=C. Transformacje te przyciągają dużą uwagę, jako droga do otrzymywania chiralnych półproduktów w asymetrycznej syntezie. Najszerzej przebadaną w tym zakresie grupą związków są związki zawierające trójpodstawione wiązanie podwójne.

Formowanie wiązania C-C kondensacja acyolinowa

Produkt kondensacji acyloinowej został po raz pierwszy zaobserwowany przez Neuberga podczas drożdżowej fermentacji furfuralu. Fermentowany za pomocą drożdży alfa-metylo-beta-(2-furylo)-akroleiny daje zredukowaną acyloinę (witamina E).

Hydroliza estrów

Drożdże piekarskie wykazują zdolności hydrolityczne dzięki zawartym w nich enzymom: esterazie, lipazie, fosfolipazie, tributyrynazie, triacyloglicerolipazie. Zdolności te wykorzystano w syntezie prostaglandyn i ich prekursorów. Właściwości hydrolityczne drożdży znalazły zastosowanie w syntezie aminokwasów i ich pochodnych.

Rozmnażanie[edytuj | edytuj kod]

Drożdże rozmnażają się przez pączkowanie. W komórce rodzicielskiej powstaje przewężenie, jądro dzieli się na dwa jądra, z których jedno przemieszcza się do pączka. Następnie przewężenie się zamyka. Czasami mogą powstać duże, rozgałęzione kolonie. W niekorzystnych warunkach tworzą worek z czterema (tzw. tetrady) zarodnikami workowymi, co uzasadnia ich przynależność do workowców.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b Index Fungorum (ang.). [dostęp 2013-11-12].
  2. Species Fungorum (ang.). [dostęp 2016-02-15].
  3. Index Fungorum (gatunki) (ang.). [dostęp 2015-12-16].