PENICILLIUM CHRYSOGENUM: CIRI, MORFOLOGI, HABITAT - BIOLOGI - 2025

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

Ini ditandai dengan menjadi jamur berfilamen, dengan hifa septate. Saat dibudidayakan di laboratorium, koloninya tumbuh cepat. Mereka berpenampilan seperti beludru hingga kapas dan berwarna hijau kebiruan.

Penicillium chrysogenum, syn. Penicillium notatum. Oleh Crulina 98, dari Wikimedia Commons

Karakteristik umum

P. chrysogenum adalah spesies saprofit. Ia mampu memecah bahan organik untuk menghasilkan senyawa karbon sederhana yang digunakan dalam makanannya.

Spesies ini ada di mana-mana (dapat ditemukan di mana saja) dan biasanya ditemukan di ruang tertutup, tanah atau berasosiasi dengan tanaman. Itu juga tumbuh di atas roti dan spora-nya biasa ditemukan 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 ditemukan pertama kali oleh Alexander Fleming pada tahun 1928, meskipun pada awalnya ia 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 berkembang biak secara aseksual melalui konidia (spora aseksual) yang diproduksi di konidiofor. Ini tegak dan berdinding tipis, dengan sedikit fialida (sel penghasil konidia).

Reproduksi seksual terjadi melalui askospora (spora seks). Ini terjadi pada asci berdinding tebal (tubuh buah).

Ascospora (spora seks) diproduksi di ASCI (tubuh buah). Ini adalah jenis cleistothecium (bulat) dan memiliki dinding sklerotik.

Produksi metabolit sekunder

Metabolit sekunder adalah senyawa organik yang diproduksi oleh makhluk hidup yang tidak secara langsung mengintervensi metabolisme. Dalam kasus jamur, senyawa ini membantu mengidentifikasinya.

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

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.

Nantinya, senyawa yang lebih sederhana dilepaskan dan bisa diserap oleh hifa. Nutrisi yang tidak dikonsumsi terakumulasi 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 identik dengan P. chrysogenum. Pada tahun 1975 revisi dari kelompok spesies yang berhubungan 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 untuk takson tertua adalah P. griseoroseum, diterbitkan pada tahun 1901. Namun, P. chrysogenum tetap menjadi nama yang dilindungi karena penggunaannya yang luas.

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

Konstituensi saat ini

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

Bagian Chrysogena dicirikan oleh konidiofor tervertikilat 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 tersebut, dengan P. chrysogenum menjadi spesies tipe. Bagian ini adalah kelompok monofiletik dan merupakan saudara dari bagian Roquefortorum.

Morfologi

Jamur ini memiliki miselia berserabut. Hifa itu terpisah, yang merupakan karakteristik Ascomycota.

Konidiofornya tervertikilat (dengan banyak cabang). Ini tipis dan berdinding halus, berukuran 250-500 µm.

Metula (cabang konidiofor) memiliki dinding halus dan phialides berbentuk ampuliform (berbentuk botol), dan seringkali berdinding tebal.

Konidia adalah subglobose menjadi elips, diameter 2,5-3,5 µm, dan berdinding halus jika dilihat dengan mikroskop cahaya. Dalam mikroskop elektron pemindai, dinding-dindingnya diberi tuberkulasi.

Habitat

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

Merupakan spesies mesofilik yang dapat tumbuh antara 5 - 37 ° C, dengan optimum pada suhu 23 ° C. Selain itu bersifat xerophilic sehingga dapat berkembang di lingkungan yang kering. Di sisi lain, itu toleran terhadap salinitas.

Karena kemampuannya untuk tumbuh dalam berbagai kondisi lingkungan, sangat umum ditemukan di dalam ruangan. Itu telah ditemukan di antara AC, lemari es dan sistem sanitasi.

Ini adalah jamur yang sering sebagai patogen pohon buah-buahan seperti persik, buah ara, buah jeruk dan jambu biji. Selain itu, 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 studi tentang jamur, hingga 2013 reproduksi seksual pada spesies tersebut 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 fialid yang mulai membelah dengan mitosis sehingga menimbulkan konidia.

Konidia umumnya tersebar oleh angin. Ketika konidiospora mencapai lingkungan yang menguntungkan, mereka berkecambah dan memunculkan tubuh vegetatif jamur.

Reproduksi seksual

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

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

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

Percobaan ini menunjukkan bahwa reproduksi seksual P. chrysogenum adalah heterothalic. Diperlukan produksi ascogonium (struktur betina) dan antheridium (struktur jantan) dari dua ras yang berbeda.

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

Media budaya

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

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

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 dari genus Staphylococcus dan media kultur terkontaminasi jamur. Fleming mengamati bahwa di tempat jamur berkembang, bakterinya tidak tumbuh.

Penisilin adalah antibiotik betalaktamat dan yang berasal dari alam diklasifikasikan menjadi beberapa jenis menurut komposisi kimianya. Ini bekerja 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 merupakan salah satu yang memiliki produktivitas tertinggi. Penisilin komersial pertama diproduksi pada tahun 1941 dan pada awal 1943 berhasil diproduksi dalam skala besar.

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

Namun, dimungkinkan untuk memproduksi penisilin semi-sintetik dengan mengubah komposisi kaldu tempat Penicillium ditanam. Ini memiliki keuntungan bahwa mereka resisten terhadap 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 perkembangan regangan yang dimediasi jenis kawin di penisilin- memproduksi jamur Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken dan RA Samson (2011) Filogeni Penicillium dan segregasi 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 secara global tumpang tindih distribusi 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 konservanda dan persyaratan 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.