효모(jiào mū)는 호기성 환경과 혐기성 환경 모두에서 생존할 수 있는 단세포 곰팡이이며 조건혐기성균입니다. 효모는 단세포 미생물입니다. 그것은 고등 미생물의 곰팡이 종류에 속합니다. 고등 식물의 세포와 동일한 핵, 세포막, 세포벽, 미토콘드리아, 동일한 효소 및 대사 경로를 가지고 있습니다. 효모는 무해하고 자라기 쉽습니다. 효모는 공기, 토양, 물 및 동물에서 발견됩니다. 산소가 있든 없든 생존할 수 있습니다.
효모는 조건적 혐기성 생활을 하며, 절대혐기성 효모는 발견되지 않았다. 산소가 부족할 때 발효효모는 당을 이산화탄소와 에탄올(흔히 알코올이라고 함)로 전환시켜 에너지를 얻는다.
대부분의 효모는 일부 과일(포도, 사과, 복숭아 등)이나 식물 분비물(예: 선인장 주스)과 같이 설탕이 풍부한 환경에서 분리될 수 있습니다. 일부 효모는 곤충 내부에 산다. 효모는 단세포 진핵 미생물로 그 모양은 대개 구형, 타원형, 소시지 모양, 타원형, 레몬 모양, 연꽃 모양 등이다. 이는 박테리아의 단세포 개체보다 훨씬 크며 보통 1~5개이다. 또는 5~20미크론. 효모는 편모가 없어 헤엄칠 수 없습니다. 효모는 세포벽, 세포막, 핵, 세포질, 액포, 미토콘드리아 등을 포함한 전형적인 진핵 세포 구조를 가지고 있으며 일부는 미생물도 가지고 있습니다.
효모의 유전물질은 핵 DNA, 미토콘드리아 DNA, 특수 플라스미드 DNA로 구성된다.
대부분의 효모 콜로니의 특성은 박테리아의 콜로니와 유사하지만 콜로니의 표면은 매끄럽고 촉촉하며 끈적이며 쉽게 섞일 수 있습니다. 군체의 앞면과 뒷면, 가장자리, 중앙이 균일하며 색상이 매우 균일하며 대부분의 군집은 유백색이고 일부는 빨간색이고 일부는 검은색입니다. 효모의 번식방법은 무성생식과 유성생식 두 가지로 나누어진다.
무성 생식에는 발아, 분열, 새싹 분열이 포함됩니다.
유성생식 방법: 자낭포자.
발아: 이는 효모가 무성생식하는 주요 방법입니다. 성숙한 효모 세포는 먼저 작은 새싹을 키우는데, 새싹 세포가 어느 정도 성장하면 모세포에서 분리되어 계속 자라다가 새로운 개체를 형성합니다. 다면 출아, 양면 출아, 삼면 출아가 있습니다.
분열: 박테리아와 같은 일부 효모 종은 수평 세포 분열을 통해 번식합니다.
눈쪼개짐: 모세포는 항상 한쪽 끝에서 싹이 트고 눈 밑부분에 격막을 형성하며, 딸세포는 병 모양이다. 이런 경우는 거의 없습니다.
자낭포자(Ascospores): 영양상태가 좋지 않으면 유성생식이 가능한 효모 중 일부가 포자(보통 4개)를 형성하고 조건이 맞으면 발아한다. 칸디다와 같은 일부 효모는 유성생식을 할 수 없습니다.
다양한 효모의 생활사는 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: 1. 일배체형 2. 이배체형 3. 단일 이배체형
1. 단일 이배체형
반수체 영양 세포는 맥주 효모로 대표됩니다.
특징: 반수체 영양 세포와 이배체 영양 세포 모두 싹이 트일 수 있습니다. 식물체는 반수체 또는 이배체 형태로 존재할 수 있으며 특정 조건에서 유성 생식이 발생합니다. 반수체와 이배체의 두 단계는 똑같이 중요하며 세대 교대를 형성합니다.
2. 일배체형
일배체형은 Schizosaccharomyces pombe 8개의 포자로 표시됩니다.
특징: 영양 세포는 반수체이며, 무성 생식은 분열에 의해 수행됩니다. 이배체 세포는 이배체 단계가 짧고 생성 즉시 감수 분열이 일어나기 때문에 독립적으로 살 수 없습니다.
3. 이배체 유형
이배체 유형은 루도이드 효모로 대표됩니다.
특징: 영양체는 2배체이며 계속해서 싹이 튼다. 2배체 영양단계는 길고, 자낭 내에서 반수체 자낭포자가 융합된다. 반수체 단계는 자낭포자 형태로만 존재하며 독립적으로 살 수 없습니다. 서열 결정을 통해 효모 게놈의 광범위한 염기 조성 변화가 밝혀졌습니다. 대부분의 효모 염색체는 GC가 풍부한 DNA 서열과 GC가 부족한 DNA 서열의 다양한 수준의 넓은 모자이크로 구성됩니다. GC 함량의 이러한 변화는 염색체의 구조, 유전자의 밀도 및 재조합 빈도와 관련이 있습니다. GC 함량이 높은 영역은 일반적으로 염색체 팔의 중앙에 위치하며 이 영역의 유전자 밀도는 높습니다. GC 함량이 낮은 영역은 일반적으로 텔로미어 및 동원체에 가깝고 이 영역의 유전자 수가 상대적으로 적습니다. Simchen 등은 효모에서 유전적 재조합의 상대적 발생률, 즉 이중 가닥 절단의 상대적 발생률이 염색체의 GC가 풍부한 영역과 연관되어 있으며 서로 다른 염색체의 재조합 빈도가 다르다는 것을 확인했습니다. 염색체 I, III, IV 및 IX의 재조합 빈도는 전체 게놈의 평균 재조합 빈도보다 높습니다.
효모 게놈의 또 다른 명백한 특징은 많은 DNA 반복 서열을 포함하고 있으며 그 중 일부는 rDNA 및 CUP1 유전자, Ty 인자 및 파생된 단일 LTR 서열 등과 같이 정확히 동일한 DNA 서열입니다. . 유전자의 스페이서 영역에는 많은 수의 트리뉴클레오티드 반복이 포함되어 있어 큰 관심을 끌었습니다. 일부 인간 유전병은 트리뉴클레오티드 반복 수의 변화로 인해 발생하기 때문입니다. 서로 더 높은 상동성을 갖는 DNA 서열이 더 많습니다. 이러한 DNA 서열을 유전적 중복성이라고 합니다.
여러 효모 염색체의 말단에는 수십 kb 이상의 길이를 갖는 상동성이 높은 영역이 있으며, 이는 유전적 풍부함의 주요 영역입니다. 유전적 과잉의 또 다른 형태는 단일 유전자 복제인데, 그 중 분산형이 가장 일반적이고 덜 일반적인 유형은 클러스터된 유전자군입니다. 클러스터 상동성 영역(Cluster Homology Region, CHR)은 효모 게놈 시퀀싱에 의해 밝혀진 여러 염색체에 위치한 큰 상동성 세그먼트입니다. 각 세그먼트에는 서로 대응하는 여러 개의 상동성 유전자가 포함되어 있으며 배열 순서와 전사 방향이 매우 유사하며 작을 수도 있습니다. 삽입 또는 삭제. 이러한 특징은 클러스터된 상동 영역이 큰 염색체 분절의 복제와 완전한 분화 사이의 중간 산물임을 나타내며, 따라서 게놈 진화를 연구하는 데 좋은 재료이며 유전자 복제의 화석이라고 불립니다. 염색체 말단 중복, 단일 유전자 중복 및 클러스터된 상동 영역은 효모 게놈의 유전적 풍부함의 일반적인 구조를 구성합니다. 연구에 따르면 유전적으로 풍부한 유전자 그룹은 동일하거나 유사한 생리학적 기능을 갖는 경우가 많으므로 그중 하나 또는 몇 가지 유전자의 돌연변이는 식별 가능한 표현형을 나타내지 않으며 이는 불리한 효모 유전자에 대한 기능적 연구에 매우 중요합니다. 따라서 많은 효모 유전학자들은 유전자 과잉의 진정한 본질과 기능적 중요성을 명확히 하고 이와 관련된 실험 방법을 개발하는 것이 효모 게놈에 있는 모든 유전자의 기능을 밝히는 데 있어 주요 어려움이자 핵심 문제라고 믿고 있습니다. 고등 진핵생물로부터 더 많은 유전 정보가 얻어질수록 사람들은 더 많은 효모 유전자가 고등 진핵생물의 유전자와 상동성을 갖는다는 사실을 알게 될 것이며, 동시에 생물정보학 분야에서 효모 게놈의 역할은 더욱 중요해질 것입니다. 차례로 효모 게놈 연구를 촉진합니다. 효모에 비해 고등 진핵생물은 표현형이 더 풍부하여 효모의 특정 유전자 돌연변이로 인한 명백한 표현형 변화의 부족을 보완합니다. 다음 예는 효모와 인간 게놈 연구 간의 상호 강화 관계를 보여줍니다. 인간 색소성 건피증은 쉽게 피부암으로 발전하는 상염색체 열성 피부 질환입니다. 이미 1970년에 Cleaver 등은 색소성 건피증과 UV 민감성 효모 돌연변이가 모두 뉴클레오티드 절제 복구(NER) 경로의 결여와 관련이 있음을 보고했습니다. 1985년에 최초의 NER 경로 관련 유전자가 서열 분석되어 효모 RAD3 유전자인 것으로 확인되었습니다. 1987년에 Sung은 효모 Rad3p가 진핵 세포에서 DNA 헬리카제 활성의 결함을 복구할 수 있음을 처음으로 보고했습니다. 1990년에 사람들은 색소성 건피증 관련 유전자 xPD를 복제하여 이것이 효모 NER 경로의 RAD3 유전자와 매우 높은 상동성을 가지고 있음을 발견했습니다. 결과적으로, 모든 인간 NER 유전자는 효모에서 상응하는 상동 유전자를 찾을 수 있다는 것이 발견되었습니다. 1993년에 인간 xPBp와 xPDp가 모두 전사 기계에서 RNA 중합효소 II의 TFIIH 복합체의 필수 구성 요소라는 발견으로 획기적인 발전이 이루어졌습니다. 그래서 사람들은 효모의 xPBp와 xPDp의 상동 유전자(RAD3 및 RAD25)도 유사한 기능을 가지고 있을 것이라고 추측했습니다. 이 단서를 바탕으로 만족스러운 결과가 빠르게 얻어지고 원래의 추측이 확인되었습니다.
모델 유기체로서 효모의 역할은 생물정보학뿐만 아니라 고등 진핵 유기체를 검출할 수 있는 실험 시스템을 제공합니다. 예를 들어, 이종 유전자와 효모 유전자의 기능적 보완을 사용하여 유전자의 기능을 확인할 수 있습니다. Bassett의 불완전한 통계에 따르면 1996년 7월 15일 현재 인간과 효모 사이에 최소 71쌍의 상보적인 유전자가 발견되었습니다.