ziemia
Autor: Olga Orzyłowska-Śliwińska | dodano: 2012-08-09
Czy drożdże się starzeją?

(Fot. Ildar Sagdejev/Wikipedia)

Czy drożdże się starzeją, czy tylko dzielą się i dzielą w nieskończoność?

Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska.

Drożdże starzeją się jak wszystkie organizmy eukariotyczne. Robią się coraz grubsze, dostają zmarszczek, pokrywają się bliznami i nie mogą już „mieć potomstwa”. Na koniec umierają. Ale po kolei.

Te jednokomórkowce mogą być okrągłe, jajowate, elipsoidalne lub cylindryczne, zależnie od gatunku oraz warunków i wieku hodowli. Podobnie jest z ich wielkością. Osiągają zwykle 2–7 μm szerokości oraz 3–10 μm długości. W skład komórki wchodzą ściana komórkowa, błona cytoplazmatyczna, cytoplazmy, jądro komórkowe, wakuole i różne organelle.

W cyklu życiowym, regulowanym przez ponad 100 genów, wyróżnia się określone fazy. Pierwsza to faza wzrostu, podczas której komórka musi osiągnąć odpowiednią wielkość, żeby się podzielić. Potem dochodzi do syntezy DNA – kopiowany jest każdy chromosom. W końcu komórki dzielą się na dwie potomne. Co ciekawe, rozpoczęcie kolejnego cyklu nie wymaga całkowitego ich rozdzielenia. Komórki potomne mają mniejsze rozmiary od komórki matki, dlatego ich „dorastanie” trwa dłużej i dlatego też dzielą się później niż ich „rodzicielka”.

Nowa komórka powstaje przez pączkowanie lub podział prosty. Pączkowanie występuje na przykład u drożdży z rodzaju Saccharomyces (należą do niego drożdże piekarnicze, gorzelnicze i winiarskie). Rozpoczyna się uwypukleniem ściany komórkowej na powierzchni komórki macierzystej. Jeśli komórki mają kształt podłużny, uwypuklenia pojawiają się na końcach, jeśli są kuliste – w dowolnym miejscu na powierzchni. Nowy materiał budulcowy ściany komórkowej powstaje w komórce potomnej. W komórce macierzystej dochodzi do podziału jądra na dwa potomne. Jedno jądro wraz z częścią cytoplazmy przedostaje się do powstałego pączka, który stopniowo się powiększa i w końcu oddziela od komórki macierzystej ścianą komórkową. Na powierzchni komórki macierzystej pozostaje tzw. blizna składająca się głównie z chityny. Nie powstaną tu już nowe pączki. Komórka macierzysta może mieć ponad 30 blizn. Na komórce potomnej także widać ślad po podziale – jest to tzw. blizna porodowa, która prawie nie zawiera chityny.

Podział prosty obserwuje się na przykład u rodzaju Schizosaccharomyces. Komórka rośnie, wydłużając się tylko w jednym kierunku. Powstaje poprzeczna przegroda oddzielająca nowo powstałą komórkę. Obie komórki potomne dziedziczą, tak jak w przypadku pączkowania, identyczny zestaw chromosomów.

Wiadomo, że młode komórki mają cienką i elastyczną ścianę, która wraz z upływem czasu przyrasta i sztywnieje (m.in. zwiększa się zawartość chityny). Modyfikacje składu chemicznego ściany komórkowej i spadek turgoru powodują, że powierzchnia komórki się marszczy. Zmienia się też jej kształt, następuje spadek aktywności rybosomów i syntezy białek. Pojawiają się wakuole wypełnione białkami, cukrami i innymi związkami. Wraz z liczbą podziałów komórka się powiększa. Ma coraz więcej blizn pączkowych, dzięki którym można określić postęp starzenia się. W końcu po kilkudziesięciu podziałach przestaje się dzielić i umiera. Teoretycznie można by przedłużyć jej życie przez ograniczenie dostępu do składników pokarmowych.

Początkowo uważano, że to zbyt duża liczba blizn hamuje powstawanie nowych pączków oraz ogranicza pobieranie związków odżywczych z otoczenia. Jednak to nie blizny decydują o starzeniu. Są one po prostu ubocznymi skutkami podziałów, a procesy starzenia komórek drożdżowych zależą od genów. Obecnie intensywnie bada się molekularne mechanizmy prowadzące do śmierci drożdży. W komórce matce pozostają oksydacyjnie uszkodzone (na skutek działania wolnych rodników) białka, uszkodzone mitochondria, a także pozachromosomalne koliste DNA kodujące rRNA (ERC), które ulegają wycięciu z DNA i mogą się replikować. Coraz starsza matka „rodzi” coraz starsze córki. Zauważono, że tysiąc kopii ERC zatrzymuje podział. Gdy wprowadzono ERC do dziewiczej komórki, ta zestarzała się szybciej. Mechanizmy tego zjawiska pozostają nieznane.

Wbrew temu, co sądzono, śmiertelne są również bakterie. Dzięki automatycznej rejestracji podziałów pałeczek Escherichia coli wykazano, że jedna z potomnych komórek otrzymuje starą zawartość komórki i starą ścianę komórkową, a druga – zsyntetyzowaną na nowo ścianę oraz inne nowe elementy, w tym DNA. Komórka ze starą zawartością dzieli się wolniej. W jej DNA gromadzą się mutacje, które mają wpływ na długość życia.

Na koniec szczypta optymizmu. Chociaż pojedyncze komórki umierają, to właściwie i tak możemy mówić o nieśmiertelności – nieśmiertelna jest bowiem cała populacja.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 02/2011 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
18
W 1897 r. urodził się Patrick Maynard Stuart Blackett, brytyjski fizyk, laureat Nagrody Nobla.
Warto przeczytać
Czy znasz powiedzenie że matematykowi do pracy wystarczy kartka, ołówek i kosz na śmieci? To nieprawda! Pasjonującą, efektowną i praktyczną matematykę poznaje się dopiero w laboratorium.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Olga Orzyłowska-Śliwińska | dodano: 2012-08-09
Czy drożdże się starzeją?

(Fot. Ildar Sagdejev/Wikipedia)

Czy drożdże się starzeją, czy tylko dzielą się i dzielą w nieskończoność?

Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska.

Drożdże starzeją się jak wszystkie organizmy eukariotyczne. Robią się coraz grubsze, dostają zmarszczek, pokrywają się bliznami i nie mogą już „mieć potomstwa”. Na koniec umierają. Ale po kolei.

Te jednokomórkowce mogą być okrągłe, jajowate, elipsoidalne lub cylindryczne, zależnie od gatunku oraz warunków i wieku hodowli. Podobnie jest z ich wielkością. Osiągają zwykle 2–7 μm szerokości oraz 3–10 μm długości. W skład komórki wchodzą ściana komórkowa, błona cytoplazmatyczna, cytoplazmy, jądro komórkowe, wakuole i różne organelle.

W cyklu życiowym, regulowanym przez ponad 100 genów, wyróżnia się określone fazy. Pierwsza to faza wzrostu, podczas której komórka musi osiągnąć odpowiednią wielkość, żeby się podzielić. Potem dochodzi do syntezy DNA – kopiowany jest każdy chromosom. W końcu komórki dzielą się na dwie potomne. Co ciekawe, rozpoczęcie kolejnego cyklu nie wymaga całkowitego ich rozdzielenia. Komórki potomne mają mniejsze rozmiary od komórki matki, dlatego ich „dorastanie” trwa dłużej i dlatego też dzielą się później niż ich „rodzicielka”.

Nowa komórka powstaje przez pączkowanie lub podział prosty. Pączkowanie występuje na przykład u drożdży z rodzaju Saccharomyces (należą do niego drożdże piekarnicze, gorzelnicze i winiarskie). Rozpoczyna się uwypukleniem ściany komórkowej na powierzchni komórki macierzystej. Jeśli komórki mają kształt podłużny, uwypuklenia pojawiają się na końcach, jeśli są kuliste – w dowolnym miejscu na powierzchni. Nowy materiał budulcowy ściany komórkowej powstaje w komórce potomnej. W komórce macierzystej dochodzi do podziału jądra na dwa potomne. Jedno jądro wraz z częścią cytoplazmy przedostaje się do powstałego pączka, który stopniowo się powiększa i w końcu oddziela od komórki macierzystej ścianą komórkową. Na powierzchni komórki macierzystej pozostaje tzw. blizna składająca się głównie z chityny. Nie powstaną tu już nowe pączki. Komórka macierzysta może mieć ponad 30 blizn. Na komórce potomnej także widać ślad po podziale – jest to tzw. blizna porodowa, która prawie nie zawiera chityny.

Podział prosty obserwuje się na przykład u rodzaju Schizosaccharomyces. Komórka rośnie, wydłużając się tylko w jednym kierunku. Powstaje poprzeczna przegroda oddzielająca nowo powstałą komórkę. Obie komórki potomne dziedziczą, tak jak w przypadku pączkowania, identyczny zestaw chromosomów.

Wiadomo, że młode komórki mają cienką i elastyczną ścianę, która wraz z upływem czasu przyrasta i sztywnieje (m.in. zwiększa się zawartość chityny). Modyfikacje składu chemicznego ściany komórkowej i spadek turgoru powodują, że powierzchnia komórki się marszczy. Zmienia się też jej kształt, następuje spadek aktywności rybosomów i syntezy białek. Pojawiają się wakuole wypełnione białkami, cukrami i innymi związkami. Wraz z liczbą podziałów komórka się powiększa. Ma coraz więcej blizn pączkowych, dzięki którym można określić postęp starzenia się. W końcu po kilkudziesięciu podziałach przestaje się dzielić i umiera. Teoretycznie można by przedłużyć jej życie przez ograniczenie dostępu do składników pokarmowych.

Początkowo uważano, że to zbyt duża liczba blizn hamuje powstawanie nowych pączków oraz ogranicza pobieranie związków odżywczych z otoczenia. Jednak to nie blizny decydują o starzeniu. Są one po prostu ubocznymi skutkami podziałów, a procesy starzenia komórek drożdżowych zależą od genów. Obecnie intensywnie bada się molekularne mechanizmy prowadzące do śmierci drożdży. W komórce matce pozostają oksydacyjnie uszkodzone (na skutek działania wolnych rodników) białka, uszkodzone mitochondria, a także pozachromosomalne koliste DNA kodujące rRNA (ERC), które ulegają wycięciu z DNA i mogą się replikować. Coraz starsza matka „rodzi” coraz starsze córki. Zauważono, że tysiąc kopii ERC zatrzymuje podział. Gdy wprowadzono ERC do dziewiczej komórki, ta zestarzała się szybciej. Mechanizmy tego zjawiska pozostają nieznane.

Wbrew temu, co sądzono, śmiertelne są również bakterie. Dzięki automatycznej rejestracji podziałów pałeczek Escherichia coli wykazano, że jedna z potomnych komórek otrzymuje starą zawartość komórki i starą ścianę komórkową, a druga – zsyntetyzowaną na nowo ścianę oraz inne nowe elementy, w tym DNA. Komórka ze starą zawartością dzieli się wolniej. W jej DNA gromadzą się mutacje, które mają wpływ na długość życia.

Na koniec szczypta optymizmu. Chociaż pojedyncze komórki umierają, to właściwie i tak możemy mówić o nieśmiertelności – nieśmiertelna jest bowiem cała populacja.