SACCHAROMYCES CEREVISIAE: KARAKTERISTIK, MORFOLOGI, SIKLUS HIDUP - BIOLOGI - 2025

The Saccharomyces cerevisiae atau bir 's ragi adalah jamur uniseluler milik Ascomycota filum, kelas Hemiascomicete dan urutan Saccharomicetales. Ini ditandai dengan penyebaran habitat yang luas, seperti daun, bunga, tanah dan air. Namanya berarti jamur gula bir, karena digunakan selama produksi minuman populer ini.

Ragi ini telah digunakan selama lebih dari satu abad dalam memanggang dan menyeduh, tetapi pada awal abad ke-20 para ilmuwan memperhatikannya, menjadikannya model untuk studi.

Saccharomyces cerevisiae di atas piring agar-agar. Oleh Rainis Venta, dari Wikimedia Commons

Mikroorganisme ini telah digunakan secara luas di berbagai industri; Saat ini jamur banyak digunakan dalam bioteknologi, untuk produksi insulin, antibodi, albumin, di antara zat lain yang menarik bagi umat manusia.

Sebagai model studi, ragi ini memungkinkan untuk menjelaskan mekanisme molekuler yang terjadi selama siklus sel dalam sel eukariotik.

Karakteristik biologis

Saccharomyces cerevisiae adalah mikroba bersel tunggal eukariotik, berbentuk bulat, berwarna hijau kekuningan. Ini adalah chemoorganotrophic, karena membutuhkan senyawa organik sebagai sumber energi dan tidak membutuhkan sinar matahari untuk tumbuh. Ragi ini mampu menggunakan gula yang berbeda, dengan glukosa sebagai sumber karbon yang disukai.

S. cerevisiae adalah anaerob fakultatif, karena mampu tumbuh dalam kondisi kekurangan oksigen. Selama kondisi lingkungan ini, glukosa diubah menjadi zat antara yang berbeda seperti etanol, CO2 dan gliserol.

Yang terakhir ini dikenal sebagai fermentasi alkohol. Selama proses ini, pertumbuhan ragi tidak efisien, namun ragi merupakan media yang banyak digunakan oleh industri untuk memfermentasi gula yang ada dalam biji-bijian yang berbeda seperti gandum, barley, dan jagung.

Genom S. cerevisiae telah diurutkan secara lengkap, menjadi organisme eukariotik pertama yang dicapai. Genom diatur menjadi satu set haploid dari 16 kromosom. Sekitar 5.800 gen ditujukan untuk sintesis protein.

Genom S. cerevisiae sangat kompak, tidak seperti eukariota lain, karena 72% diwakili oleh gen. Dalam kelompok ini, kira-kira 708 telah diidentifikasi berpartisipasi dalam metabolisme, melakukan sekitar 1.035 reaksi.

Morfologi

S. cerevisiae adalah organisme uniseluler kecil yang berkerabat dekat dengan sel hewan dan tumbuhan. Membran sel memisahkan komponen seluler dari lingkungan luar, sedangkan membran inti melindungi bahan keturunan.

Seperti pada organisme eukariotik lainnya, membran mitokondria terlibat dalam pembangkitan energi, sedangkan retikulum endoplasma (ER) dan badan Golgi terlibat dalam sintesis lipid dan modifikasi protein.

Vakuola dan peroksisom mengandung jalur metabolisme yang berhubungan dengan fungsi pencernaan. Sementara itu, jaringan perancah kompleks bertindak sebagai penopang sel dan memungkinkan pergerakan sel, sehingga menjalankan fungsi sitoskeleton.

Filamen aktin dan miosin dari sitoskeleton bekerja dengan memanfaatkan energi dan memungkinkan pengaturan kutub sel selama pembelahan sel.

Pembelahan sel menyebabkan pembelahan sel yang asimetris, menghasilkan sel induk yang lebih besar daripada sel anak. Ini sangat umum terjadi pada ragi dan merupakan proses yang didefinisikan sebagai tunas.

S. cerevisiae memiliki dinding sel kitin, memberi ragi bentuk sel yang khas. Dinding ini mencegah kerusakan osmotik karena memberikan tekanan turgor, memberikan mikroorganisme ini plastisitas tertentu dalam kondisi lingkungan yang berbahaya. Dinding sel dan membran dihubungkan oleh ruang periplasmik.

Lingkaran kehidupan

Siklus seksual Saccharomyces cerevisiae. Sumber: Wikimedia Commons

Siklus hidup S. cerevisiae mirip dengan kebanyakan sel somatik. Bisa ada sel haploid dan diploid. Ukuran sel sel haploid dan diploid bervariasi sesuai dengan fase pertumbuhan dan dari satu regangan ke regangan lainnya.

Selama pertumbuhan eksponensial, kultur sel haploid bereproduksi lebih cepat daripada kultur sel diploid. Sel haploid memiliki kuncup yang muncul berdekatan dengan yang sebelumnya, sedangkan sel diploid muncul di kutub yang berlawanan.

Pertumbuhan vegetatif terjadi dengan tunas, di mana sel anak dimulai sebagai tunas dari sel induk, diikuti oleh pembelahan inti, pembentukan dinding sel, dan terakhir pemisahan sel.

Setiap sel punca dapat membentuk sekitar 20-30 tunas, sehingga umurnya dapat ditentukan dari banyaknya bekas luka pada dinding sel.

Sel diploid yang tumbuh tanpa nitrogen dan tanpa sumber karbon mengalami proses meiosis, menghasilkan empat spora (ascas). Spora ini memiliki daya tahan tinggi dan dapat berkecambah di media yang kaya.

Spora dapat dari a, α atau kedua kelompok kawin, ini analog dengan jenis kelamin pada organisme yang lebih tinggi. Kedua kelompok sel menghasilkan zat mirip feromon yang menghambat pembelahan sel sel lain.

Ketika dua kelompok sel ini bertemu, masing-masing membentuk semacam tonjolan yang, ketika bergabung, akhirnya mengarah ke kontak antar sel, yang akhirnya menghasilkan sel diploid.

Aplikasi

Kue dan roti

S. cerevisiae adalah ragi yang paling banyak digunakan oleh manusia. Salah satu kegunaan utamanya adalah dalam memanggang dan membuat roti, karena selama proses fermentasi, adonan terigu melunak dan mengembang.

Suplemen nutrisi

Di sisi lain, ragi ini telah digunakan sebagai suplemen makanan, karena sekitar 50% berat keringnya terdiri dari protein, juga kaya akan vitamin B, niasin, dan asam folat.

Pembuatan minuman

Ragi ini terlibat dalam produksi minuman yang berbeda. Industri pembuatan bir menggunakannya secara ekstensif. Dengan memfermentasi gula yang membentuk biji-bijian barley, bir, minuman populer dunia, dapat diproduksi.

Demikian pula, S. cerevisiae dapat memfermentasi gula yang ada dalam anggur, menghasilkan hingga 18% etanol berdasarkan volume anggur.

Bioteknologi

Di sisi lain, dari sudut pandang bioteknologi, S. cerevisiae telah menjadi model studi dan penggunaan, karena merupakan organisme yang mudah tumbuh, cepat tumbuh dan genomnya telah diurutkan.

Penggunaan ragi ini oleh industri bioteknologi berkisar dari produksi insulin hingga produksi antibodi dan protein lain yang digunakan oleh obat-obatan.

Saat ini, industri farmasi telah menggunakan mikroorganisme ini dalam produksi berbagai vitamin, itulah sebabnya pabrik bioteknologi telah menggantikan pabrik petrokimia dalam produksi senyawa kimia.

Referensi

1. Harwell, LH, (1974). Siklus sel Saccharomyces cerevisiae. Ulasan bakteriologis, 38 (2), hal. 164-198.
2. Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). PLoS ONE, 6 (2): e16015. doi.org.
3. Kovačević, M., (2015). Karakteristik morfologi dan fisiologis sel ragi Saccharomyces cerevisiae berbeda dalam masa hidupnya. Tesis Master di Biokimia. Fakultas Farmasi dan Biokimia, Universitas Zagreb. Zagreb-Kroasia.
4. Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Sistem Industri Biologi Saccharomyces cerevisiae Memungkinkan Pabrik Sel Asam Suksinat Baru. PLoS ONE, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
5. Saito, T., Ohtani, M., Sawai, H., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Database morfologi Saccharomyces cerevisiae. Res asam nukleat, 32, hal. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
6. Shneiter, R., (2004). Genetika, biologi molekuler dan sel ragi. Université de Fribourg Suisse, hal. 5-18.