PENICILLIUM: ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI, HÌNH THÁI, MÔI TRƯỜNG SỐNG - SINH HỌC - 2025

Penicillium là một chi vi khuẩn được tìm thấy trong loài thực vật Ascomycota. Nó được nhà thần học người Đức Heinrich Link mô tả lần đầu tiên vào năm 1809 và phân loại của nó rất phức tạp.

Lúc đầu, nó được đặt trong Deuteromycetes (nấm không hoàn hảo), vì chỉ có trạng thái vô tính (vô tính) của nó được biết đến. Sau đó, người ta thấy rằng Penicillium tương ứng với các trạng thái từ xa (hữu tính) của các chi Eupenicillium và Talaromyces của Ascomycetes.

Conidiophore của Penicillium sp. Bởi AJC1, thông qua Wikimedia Commons.

Trạng thái biến hình của Penicillium được đặc trưng bởi các sợi nấm có vách ngăn (không màu). Khi đặt vào môi trường nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, khuẩn lạc chuyển từ màu xanh lam, xanh lục lam, sang màu hồng.

Từ nguyên của Penicillium bắt nguồn từ bàn chải, vì các tế bào đồng bào (cấu trúc tạo ra bào tử vô tính) được phân nhánh.

Penicillium, cùng với các loại nấm khác, được gọi là nấm mốc, vì chúng phát triển trên các sản phẩm hữu cơ khác nhau, tạo thành một lớp có màu sắc khác nhau. Chi này sống hoại sinh và có thể phát triển trong nhiều môi trường khác nhau.

Nhiều loài thuộc giống này có tầm quan trọng lớn đối với con người. Penicillin (kháng sinh đầu tiên được sử dụng trong y học) được lấy từ P. chrysogenum. Mặt khác, cái gọi là phô mai xanh có được các đặc tính của chúng từ hoạt động phân giải chất béo và phân giải protein của các loài Penicillium.

Một số loài có hại cho sức khoẻ. Chúng tạo ra các chất độc khác nhau như ochratoxin gây hại cho hệ thống thận. Các loài khác làm hỏng các loại thực phẩm khác nhau như bánh mì và cam quýt. Một số là mầm bệnh của động vật và con người.

Đặc điểm chung

Nhóm này được đặc trưng bởi sự hiện diện của các sợi nấm có vách ngăn và các sợi nấm hình thành. Khi được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, nó tạo ra các khuẩn lạc có sợi nấm nhỏ gọn và các ranh giới rõ ràng.

Các khuẩn lạc phát triển nhanh và có dạng lông cừu hoặc bông. Ban đầu chúng có màu trắng, sau đó chuyển sang màu xanh lam, xanh lục vàng hoặc hồng.

Bào tử giới tính (ascospores) được tạo ra trong asci (quả thể) có thể là gỗ hoặc kết cấu mềm hơn tùy thuộc vào nhóm.

Đặc điểm nổi bật nhất của chi là sự phát triển của các tế bào đồng bào hình bàn chải, phân nhánh. Các kiểu phân nhánh khác nhau của nhóm gen cho phép phân biệt các loài.

Bờ biển có cấu trúc tốt và có trục mà từ đó các nhánh (metallis) được hình thành. Phialide (tế bào hình chai tạo bào tử) được hình thành trên các tiểu phân. Đây là đặc điểm quan trọng nhất để phân biệt các loài trong chi.

Các loại tế bào đơn bào

Đơn giản : các phialide là đơn độc.

Monoverticylat : một nhóm các phialit xuất hiện ở đỉnh của trục conidiophore.

Divicariates : các methules phân nhánh ở các độ cao khác nhau và trên đó là các nhóm phialide.

Biverticylat : ba hoặc nhiều kim loại được hình thành ở đầu trục, mỗi kim loại có một nhóm phialit ở đỉnh.

Terverticylat : chúng thể hiện một loạt các nhánh trung gian giữa các metules và phialide.

Sản xuất độc tố nấm mốc

Các loài Penicillium tạo ra các chất độc hại làm ô nhiễm thực phẩm, được gọi là độc tố nấm mốc. Phổ biến nhất là ochratoxin và patulin.

Ochratoxin có thể gây ô nhiễm ngũ cốc và pho mát, cũng như tích tụ trong mỡ của động vật được con người tiêu thụ. Những chất độc này ảnh hưởng đến hệ thống thận.

Patulins được tìm thấy trong ngũ cốc và các loại hạt. Nó có thể làm suy yếu hệ thống miễn dịch và tấn công hệ thần kinh.

Dinh dưỡng

Các loài Penicillium là loài hoại sinh. Chúng có khả năng phân giải chất hữu cơ cao do sản sinh ra một lượng lớn các enzym thủy phân. Các enzym này có khả năng đẩy nhanh quá trình phân hủy.

Những loại nấm này được gọi là nấm mốc và bào tử của chúng là chất gây ô nhiễm không khí chính trong nhiều tòa nhà kín. Ngoài ra, chúng hoạt động như mầm bệnh của các loại cây trồng khác nhau cả trên đồng ruộng và sau thu hoạch.

Nhiều loại có thể tạo ra chất độc gây hại cho con người. Những người khác thích lên men một số thực phẩm và cũng có khả năng tạo ra kháng sinh.

Phát sinh loài và phân loại học

Sự phân loại của Penicillium khá phức tạp, bởi vì trong nhiều nhóm nấm, các trạng thái biến hình và siêu hình thường được coi là các đơn vị phân loại khác nhau.

Lúc đầu, chi này nằm trong nhóm nhân tạo Deuteromycetes (nấm không hoàn hảo) vì hình thức hữu tính của chúng chưa được biết đến. Teleomorphs nằm trên phylum Ascomycota theo thứ tự Eurotiales

Chi này được tách thành bốn chi phụ: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium và Biverticillium, khác nhau theo loại conidiophore. Sau đó, Biverticillatum được liên kết với chi siêu hình dạng Talaromyces và ba chi phụ khác với Eupenicillium.

Sau đó, trong một đánh giá về Penicillium senso precisiono (không bao gồm Talaromyces), teleomorph Eupenicillium được coi là một từ đồng nghĩa, vì tên Penicillium cũ hơn.

Giới tính

Nó được đặc trưng bởi sự hiện diện của các asci được hình thành bởi một mạng lưới sợi nấm có thành nhẵn. Asci trưởng thành trong vài tuần trong môi trường nuôi cấy. Tám bào tử không bào tử được hình thành là đơn bào. Các anamorph (chi Biverticillatum) có các phialit hẹp.

Các nghiên cứu phân tử xác định rằng đây là một nhóm đơn ngành và hiện nằm trong họ Trichocomaceae. Khoảng 110 loài đã được công nhận, được nhóm thành bảy phần.

Trong số các loài được quan tâm, T. marneffei nổi bật, một mầm bệnh gây ra bệnh nấm toàn thân ở bệnh nhân HIV.

Giới tính

Hiện nay chi này bao gồm tất cả các loài Eupenicillium, cũng như các chi Eladia, Torulomyces, Chromocleista và Hemicarpenteles.

Các loài biểu hiện asci với các tế bào đẳng hướng (các cạnh bằng nhau), với các bức tường rất cứng (xơ cứng hóa). Asci mất vài tháng để trưởng thành và trong một số trường hợp, bào tử asco không trưởng thành.

Trạng thái vô tính được đặc trưng bởi các phialit rộng hình bình hoặc hình chai.

Chi này nằm trong họ Aspergillaceae và đã được chia thành hai chi phụ (Aspergilloides và Penicillium) và 25 phần.

Môi trường sống

Các loài Penicillium có thể phát triển mạnh trong các môi trường đa dạng và có sự phân bố toàn cầu. Chúng có khả năng sống trong điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, độ mặn, pH hoặc căng thẳng về nước.

Sự hiện diện của Penicillium đã được báo cáo trên hơn 400 loài thực vật. Chúng đã được tìm thấy ở những khu vực rất lạnh như cận bắc cực và vùng lãnh nguyên.

Trong môi trường mặn, sự hiện diện của các loài Penicillium đã được báo cáo là endophytes của cỏ biển hoặc phát triển trong đất có độ mặn cao.

Các loài khác có khả năng phát triển trong đất bị axit hóa cao một cách tự nhiên hoặc do các hoạt động của con người, chẳng hạn như nước thải khai thác và nước thải công nghiệp.

Sinh sản

Các loài Penicillium và Talaromyces sinh sản vô tính và hữu tính.

Sinh sản vô tính

Nó có thể xảy ra do sự phân mảnh của sợi nấm mà sau này tiếp tục phân chia. Trong những trường hợp khác, một sợi nấm (sợi nấm có vách dày) có thể hình thành có thể chịu được các điều kiện bất lợi và sau đó bắt đầu phân chia.

Hình thức sinh sản vô tính phổ biến nhất là tạo bào tử (bào tử sinh dục) từ tế bào đồng bào. Chúng được hình thành từ sự phân chia hạt nhân của các phialit.

Sinh sản hữu tính

Bào tử giới tính được tạo ra trong asci. Một antheridium (cấu trúc nam) và ascogonium (cấu trúc nữ) được tạo ra. Tế bào của cả hai cấu trúc hợp nhất (plasmogamy) và sau đó các hạt nhân tham gia (karyogamy).

Khi tế bào lưỡng bội được hình thành, quá trình meiosis xảy ra. Bốn tế bào đơn bội được hình thành trải qua quá trình nguyên phân, do đó tạo ra tám bào tử không bào tử.

Ascospores là đơn bội với một nhân. Chúng có thể có bề mặt nhẵn hoặc được trang trí và bị gió thổi bay hoặc mưa thải.

Các mầm bệnh và bệnh tật

Các loài Penicillium khác nhau là tác nhân gây hư hỏng thực phẩm, đặc biệt khi điều kiện ẩm ướt và ấm áp. Các khuẩn lạc phát triển trên những thứ này và các enzym sản sinh ra sẽ phá vỡ chúng nhanh chóng. Khuẩn lạc thường có màu xanh lục.

Sự ô nhiễm của các tòa nhà bởi bào tử của Penicillium và các chi khác cũng thường xuyên xảy ra. Môi trường kín và ẩm ướt tạo điều kiện cho nấm phát triển. Có những người rất nhạy cảm với bào tử, nguyên nhân gây ra các bệnh đường hô hấp và dị ứng khác nhau.

T. marneffei (trước đây là Penicillium marneffei) gây ra bệnh Penicillium, một bệnh đặc hữu ở Đông Nam Á. Điều này chỉ ảnh hưởng đến những bệnh nhân bị ức chế miễn dịch, chủ yếu là những người nhiễm HIV. Conidia lây nhiễm sang vật chủ qua đường hô hấp và sau đó phát triển nội bào, ảnh hưởng đến chức năng của một số cơ quan.

Công nghệ sinh học

Một số loài Penicillium được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Trong nhiều sản phẩm thịt trải qua quá trình làm chín, sự hiện diện của các khuẩn lạc nấm trên bề mặt là phổ biến. Những loại nấm này tăng cường mùi thơm và hương vị đặc trưng do sản xuất các hợp chất hóa học khác nhau.

Các loài Penicillium tạo nên hệ vi sinh vật bề mặt trong một số loại xúc xích lên men như xúc xích Ý. Đây là những chất chống oxy hóa và ngăn ngừa sự hút ẩm, ngoài ra chúng còn có khả năng phân giải protein góp phần vào quá trình đóng rắn sản phẩm và tránh sự tấn công của mầm bệnh.

Trong trường hợp được gọi là pho mát xanh, P. roqueforti được thêm vào trong quá trình trưởng thành của chúng. Hoạt động của nó tạo ra các enzym phân hủy các hợp chất hóa học tạo ra mùi thơm và hương vị đặc trưng của các loại phô mai này. Các đốm màu xanh là các khuẩn lạc của nấm trên pho mát.

Một số loài có khả năng sản xuất kháng sinh tự nhiên. Một trong số đó là penicillin, được lấy chủ yếu từ P. chrysogenum. Penicillin là kháng sinh đầu tiên được sử dụng trong y học.

Người giới thiệu

1. Acosta R (2006) Lựa chọn các nhà sản xuất Penicillium của peptide kháng nấm để sử dụng trong các sản phẩm thịt. Trí nhớ đạt tiêu chuẩn chức danh Tiến sĩ. Khoa Thú y, Đại học Extremadura, Tây Ban Nha. 288 tr.
2. Cabañes J, MR Bragulat và G Castellá (2010) Ochratoxin một loài sản xuất trong chi Penicillium. Độc tố 2: 1111-1120.
3. Houbraken và RA Samson (2011) Phát sinh loài của Penicillium và sự phân tách họ Trichocomaceae thành ba họ. Các nghiên cứu về Mycology 70: 1-51.
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga và JC Frisvad (2011) Phát sinh loài và danh pháp của chi Talaromyces và đơn vị phân loại nằm trong phân chi Penicillium Biverticillium. Các nghiên cứu về Mycology 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi và RA Samson (2014) Định danh và danh pháp của chi Penicillium. Các nghiên cứu về Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta và AK Saxena (2017) Đa dạng sinh học của chi Penicillium trong các môi trường sống khác nhau. Trong: KV Gupta và S Rodríguez-Canto (ed). Những phát triển mới và trong tương lai trong công nghệ sinh học vi sinh vật và kỹ thuật sinh học. Các đặc tính và ứng dụng của hệ thống Penicillium. Elsevier, Vương quốc Anh.