تولید مثل جنسی و غیرجنسی مخمر
مخمرها قارچ های تک سلولی هستند که به دو صورت غیر جنسی (از طریق جوانه زدن) و جنسی تولید مثل می کنند.
تولید مثل غیرجنسی مخمر (جوانه زدن)
در تولید مثل غیرجنسی، سلولهای مخمر رشد میکنند و با جوانه زدن تقسیم میشوند. اندامکهای سلولی مانند میتوکندری و برخی پروتئین های سلولی در جوانه در حال رشد، تقسیم میشوند. سرانجام، با انجام تقسیم میتوز، هسته دیگری ایجاد میشود و هنگامی که جوانه به اندازه کافی رسید، سلول دختری جدید آزاد میشود و خراشی در سطح سلول مادر باقی میماند. در تولید مثل غیر جنسی (جوانه زدن)، سلول های یکسان از لحاظ ژنتیکی ایجاد می شوند.
فاز هاپلوئیدی و دیپلوئیدی مخمر
مخمر در چرخه زندگی خود فازهای دیپلوئید (سلولی با دو مجموعه کروموزومی در هسته) و هاپلوئید (سلولی با یک مجموعه کروموزومی در هسته) دارد و بررسی ژنتیکی را بسیار ساده میکند.
فاز دیپلوئیدی مخمر
بیشتر مخمرهایی که در محیط یافت میشوند، دیپلوئید و دارای دو نسخه از ژنوم هستند. در شرایط نامناسب محیطی، مخمر میتواند تقسیم میوز انجام داده و چهار اسپور هاپلوئید ایجاد کند که آسکوپور نامیده میشوند و در یک آسکوس قرار دارد. اسپورها برای یافتن محیط جدید با مواد مغذی بیشتر آزاد میشوند و اگر محیط بهتری پیدا کنند، جوانه میزنند. در آزمایشگاه، سلولهای هاپلوئید را میتوان جدا کرد و به طور جداگانه رشد داد، اما در طبیعت، سلولهای هاپلوئید به سرعت با دیگری ترکیب میشوند و دوباره سلول های دیپلوئید تشکیل میشوند (شکل 24). این چرخه زندگی اجازه میدهد تا ژنهای جداگانه در هنگام تفکیک و الگوهای وراثتی مورد بررسی قرار گیرند، همانند نخودفرنگی مندل. با این حال، چرخه عمر کوتاهتر مخمر اجازه میدهد در زمان کمتری تعداد بیشتری بررسی شود.
فاز هاپلوئیدی مخمر | میوز و تولید مثل جنسی
همانطور که میوز باعث ایجاد گامتهای هاپلوئید نر و ماده در انسان میشود، میوز در مخمر نیز سلولهای هاپلوئیدی از دو نوع مختلف ایجاد میکند. از آنجا که آنها از نظر ساختاری یکسان هستند و نر و ماده نیستند، این دو نوع مخمر a و α نامیده میشوند. همجوشی ممکن است فقط بین انواع مختلف اتفاق بیفتد. یعنی فقط یک سلول a و α میتواند ادغام شود و یک دیپلوئید تشکیل دهد. هر نوع جفت گیری، یک فرمون جفتگیری متمایزی (یک عامل شیمیایی ترشح شده از موجود است که موجب پاسخ اجتماعی در اعضای یک گونه می گردد) را بیان می کند که به گیرنده های جفت گیری نوع مخالف متصل می شود. فرمون ها در محیط ترشح می شوند. به عنوان مثال، وقتی سلول a با فرمون α روبرو می شود، یک گیرنده سطح سلول، گیرنده α ، به فرمون α متصل می شود و مخمر را برای همجوشی آماده می کند. برعکس، وقتی سلول های α با فرمون a برخورد می کنند، یک گیرنده در سطح سلول به فرمون متصل می شود و سلول را برای جفت شدن آماده می کند. سپس دو سلول با هم ترکیب می شوند و دو ژنوم مختلف را در یکی ترکیب می کنند. تبادل ژن در حین جفت گیری برای تکامل مهم است، زیرا ترکیبات ژنتیکی جدیدی را تشکیل می دهد که ممکن است در محیط های مختلف دارای مزیت باشد.
خلاصه:
مخمرها عمدتاً به دو روش تولید مثل میکنند:
1. جوانه زدن:
این روش رایج‌ترین نوع تولید مثل در مخمرها است. در جوانه زدن، یک برآمدگی کوچک به نام جوانه از سلول مخمر والد ظاهر میشود. این جوانه به تدریج بزرگ میشود و در نهایت به یک سلول مخمر جدید تبدیل میشود و از سلول والد جدا میشود.
2. شکافت دوتایی:
در این روش، سلول مخمر والد به دو سلول مخمر جدید با اندازه مساوی تقسیم میشود. این روش شبیه به نحوه تولید مثل باکتری‌ها است.
عوامل مؤثر بر نوع تولید مثل:
- شرایط محیطی: در دسترس بودن مواد مغذی، دما و pH می‌توانند بر نوع تولید مثل مخمر تأثیر بگذارند.
- گونه مخمر: برخی از گونه‌های مخمر بیشتر به روش جوانه زدن و برخی دیگر بیشتر به روش شکافت دوتایی تولید مثل میکنند.
نقش تولید مثل در مخمرها:
- افزایش جمعیت: تولید مثل به مخمرها اجازه میدهد تا جمعیت خود را افزایش دهند و به مکان‌های جدید گسترش یابند.
- تنوع ژنتیکی: تولید مثل میتواند منجر به تنوع ژنتیکی در جمعیت مخمر شود که به آنها کمک میکند تا با تغییرات محیطی سازگار شوند.
موارد استفاده از تولید مثل مخمر:
- نانوایی: از مخمر نانوایی برای تخمیر خمیر نان استفاده میشود که باعث ایجاد نان پف کرده و خوشمزه میشود.
- تولید آبجو: از مخمر آبجو برای تخمیر آبجو استفاده میشود که به آن طعم و الکل میدهد.
- تولید شراب: از مخمر شراب برای تخمیر شراب استفاده میشود که به آن طعم و الکل میدهد.
- تولید بیواتانول: از مخمر برای تولید بیواتانول، یک سوخت زیستی تجدیدپذیر استفاده میشود.
سعید کارگر
بیوتکنولوژیست و مدیر سایت بیوتکر