Biology 2e
On 26 syyskuun, 2021 by adminOppimistavoitteet
Tämän osion loppuun mennessä osaat tehdä seuraavat asiat:
- Kuvailla sienten merkitystä ympäristön tasapainon kannalta
- Kuvailla sienten merkitystä maataloudessa sekä elintarvikkeiden ja juomien valmistuksessa
- Kuvailla sienten merkitystä sienten merkitystä kemian- ja lääketeollisuudessa
- Keskustelkaa sienten roolista malliorganismeina
Vaikka usein ajattelemme sieniä tauteja aiheuttavina ja ruokaa mätänevinä organismeina, ne ovat elintärkeitä ihmisen elämälle monella tasolla. Kuten olemme nähneet, sienet vaikuttavat ihmispopulaatioiden hyvinvointiin laajassa mittakaavassa, koska ne ovat osa ekosysteemien ravinnekiertoa. Niillä on myös muita ekosysteemitehtäviä. Eläinpatogeeneina sienet auttavat hallitsemaan haitallisten tuholaisten populaatiota. Nämä sienet ovat hyvin spesifisiä hyönteisille, joiden kimppuun ne hyökkäävät, eivätkä ne tartu eläimiin tai kasveihin. Sieniä tutkitaan parhaillaan mahdollisina mikrobiologisina hyönteismyrkkyinä, ja useita niistä on jo markkinoilla. Esimerkiksi Beauveria bassiana -sientä testataan parhaillaan mahdollisena biologisena torjunta-aineena emerald ash borer -kuoriaisen viimeaikaisen leviämisen torjumiseksi. Se on vapautettu Michiganissa, Illinoisissa, Indianassa, Ohiossa, Länsi-Virginiassa ja Marylandissa ((Kuva)).
Sienten ja kasvien juurien välinen mykorritsasuhde on olennainen viljelysmaan tuottavuuden kannalta. Ilman sienikumppania juuristoissa 80-90 prosenttia puista ja ruohoista ei selviäisi hengissä. Mykorritsasieni-inokulantteja on saatavana maanparannusaineina puutarhatarvikeliikkeistä, ja luonnonmukaisen maatalouden kannattajat edistävät niitä.
Me myös syömme joitakin sienilajeja. Sienet ovat merkittävässä asemassa ihmisen ruokavaliossa. Morelleja, shiitake-sieniä, kantarelleja ja tryffeleitä pidetään herkkuina ((Kuva)). Vaatimaton niittysieni, Agaricus campestris, esiintyy monissa ruokalajeissa. Penicillium-suvun homeet kypsyttävät monia juustoja. Ne ovat peräisin luonnollisesta ympäristöstä, kuten Roquefortin luolista Ranskassa, jossa lampaanmaitojuuston pyörät kasataan päällekkäin, jotta saadaan talteen homeet, jotka ovat vastuussa juuston sinisistä suonista ja kirpeästä mausta.
Käyminen – viljojen käyminen oluen tuottamiseksi ja hedelmien käyminen viinin tuottamiseksi – on ikivanha taito, jota ihmiset useimmissa kulttuureissa ovat harjoittaneet vuosituhansia. Luonnonhiivoja hankitaan ympäristöstä ja niitä käytetään sokerien käymiseen CO2:ksi ja etyylialkoholiksi anaerobisissa olosuhteissa. Nykyään on mahdollista ostaa eristettyjä villihiivakantoja eri viininvalmistusalueilta. Louis Pasteur kehitti 1850-luvun lopulla ranskalaista panimoteollisuutta varten luotettavan oluthiivakannan Saccharomyces cerevisiae. Tämä oli yksi ensimmäisistä esimerkeistä biotekniikan patentoinnista.
Monilla sienten sekundaarisilla aineenvaihduntatuotteilla on suuri kaupallinen merkitys. Sienet tuottavat luonnostaan antibiootteja, jotka tappavat tai estävät bakteerien kasvua ja rajoittavat niiden kilpailua luonnollisessa ympäristössä. Tärkeät antibiootit, kuten penisilliini ja kefalosporiinit, on eristetty sienistä. Arvokkaita sienistä eristettyjä lääkkeitä ovat muun muassa immunosuppressiivinen syklosporiini (joka vähentää hylkimisriskiä elinsiirron jälkeen), steroidihormonien esiasteet ja verenvuodon tyrehdyttämiseen käytettävät torajyväalkaloidit. Psilosybiini on yhdiste, jota esiintyy sienissä, kuten Psilocybe semilanceata ja Gymnopilus junonius, joita on käytetty hallusinogeenisten ominaisuuksiensa vuoksi eri kulttuureissa tuhansien vuosien ajan.
Yksinkertaisina eukaryoottisina organismeina sienet ovat tärkeitä mallitutkimusorganismeja. Monet edistysaskeleet nykyaikaisessa genetiikassa saavutettiin käyttämällä punaista leipähometta Neurospora crassaa. Lisäksi monet alun perin S. cerevisiaessa löydetyt tärkeät geenit toimivat lähtökohtana analogisten ihmisgeenien löytämiselle. Eukaryoottisena organismina hiivasolu tuottaa ja muokkaa proteiineja samalla tavalla kuin ihmissolut, toisin kuin Escherichia coli -bakteeri, josta puuttuvat sisäiset kalvorakenteet ja entsyymit, joilla proteiinit voidaan merkitä vientiä varten. Tämä tekee hiivasta paljon paremman organismin käytettäväksi rekombinantti-DNA-teknologian kokeissa. Bakteerien tavoin hiivat kasvavat helposti viljelyssä, niiden sukupolven aika on lyhyt ja niitä voidaan muokata geneettisesti.
Yhteenveto
Sienet ovat tärkeitä ihmisen jokapäiväisessä elämässä. Sienet ovat tärkeitä hajottajia useimmissa ekosysteemeissä. Mykorritsasienet ovat välttämättömiä useimpien kasvien kasvulle. Elintarvikkeina sienillä on merkitystä ihmisen ravinnossa sienien muodossa ja myös käymisen aiheuttajina leivän, juustojen, alkoholijuomien ja lukuisten muiden elintarvikevalmisteiden valmistuksessa. Sienten sekundaarisia aineenvaihduntatuotteita käytetään lääkkeinä, kuten antibiootteina ja antikoagulantteina. Sienet ovat malliorganismeja eukaryoottisen genetiikan ja aineenvaihdunnan tutkimisessa.
Kertauskysymykset
Home on fakultatiivinen anaerobi. Tämä tarkoittaa, että alkoholin käyminen tapahtuu vain, jos:
- lämpötila on lähellä 37 °C
- ilmakehä ei sisällä happea
- soluille annetaan sokeria
- soluille annetaan valoa
B
Hiivasolujen etuna ihmiseen liittyvien valkuaisaineiden ilmentämisessä on, että:
- hiivasolut kasvavat nopeammin
- hiivasoluja on helpompi manipuloida geneettisesti
- hiivasolut ovat eukaryoottisia ja muokkaavat proteiineja samalla tavalla kuin ihmissolut
- hiivasolut ovat helposti lysoitavissa proteiinien puhdistamiseksi
C
Miksi sienihyönteismyrkyt ovat houkutteleva vaihtoehto kemiallisille torjunta-aineille ruokakasvien viljelyssä?
- Henkilö ei sairastuisi sienihyönteismyrkkyjen nauttimisesta, mutta kemiallisten torjunta-aineiden nauttiminen voi olla ihmiselle haitallista.
- Yksittäinen sienihyönteismyrkky tappaisi laajemman hyönteislajiston kuin kemiallinen torjunta-aine.
- Sienihyönteismyrkkyjen avulla voidaan eliminoida sekä haitallisia hyönteisiä että kasvien taudinaiheuttajia, kun taas kemialliset torjunta-aineet tappavat vain hyönteisiä. Ennen nykyaikaisten hiivakantojen kehittämistä käsityöläisleipien valmistus oli pitkää ja työlästä, koska monet taikinaerät päätyivät heitteille. Voitko selittää tämän tosiasian?
Taikina on usein saastunut ilmassa leijuvista myrkyllisistä itiöistä. Louis Pasteurin saavutuksiin kuului se, että hän pystyi puhdistamaan luotettavia leipomohiivakantoja, joiden avulla pystyttiin valmistamaan leipää johdonmukaisesti.
Miten metsäalueen käsittely laajakirjoisella sienitautien torjunta-aineella muuttaisi alueen hiilen ja typen kiertokulkua?
Sienet ovat tärkeitä ekosysteemien hajottajia, jotka varmistavat, että kuolleet kasvit ja eläimet hajoavat pienemmiksi molekyyleiksi, joita muut ekosysteemin jäsenet voivat käyttää. Ilman sieniä hajoava orgaaninen aines kasaantuisi metsään.
Hiilenkierrossa sienet hajottavat orgaanista ainesta pieniksi hiiltä sisältäviksi yhdisteiksi. Tämä prosessi vapauttaa hiilidioksidia takaisin ilmaan, jota kasvit voivat käyttää fotosynteesin hiilensidontavaiheissa.
Typpikierrossa sienien hajottaminen vapauttaa myös typpeä elävien organismien käyttöön. Tässä kierrossa typpi vapautuu orgaanisista yhdisteistä ammoniakin muodossa.
Vastaa