Gli esperimenti con il Saccharomyces cerevisiae
Il lievito di birra, Saccharomyces cerevisiae, appartenente al regno dei Funghi e al Phylum degli
Ascomiceti, è un organismo unicellulare molto interessante per effettuare una molteplicità di
esperimenti e osservazioni, ottimo come modello in Citologia e in Genetica.
Nel 1996 il suo genoma è stato interamente sequenziato.
I lieviti sono caratterizzati da piccole cellule singole con una lunghezza di 5-30 µm ed una
lunghezza di 1-5 µm.
Il metabolismo del lievito.
I saccaromiceti ricavano energia dalla fermentazione degli zuccheri che vengono convertiti in alcol
con produzione di CO2.
C6H12O6 (glucosio) _ 2 C2H5OH ( alcol etilico) + 2 CO2
La formazione dell’alcol etilico permette, in assenza di ossigeno, la riossidazione del coenzima
NADH.
CH3 CO COOH
Acido piruvico
- CO2
CH3CHO
+
Aldeide acetica
NADH + H+
CH3CH2OH + NAD+
Alcool etilico
La reazione è facilmente verificabile e si può mettere in evidenza la produzione di gas (anidride
carbonica) con il seguente esperimento.
Esperimento n. 1
Si allestiscono tre provette come indicato
-
provetta n. 1: acqua + lievito di birra (palloncino verde)
provetta n. 2: acqua + zucchero (palloncino giallo)
provetta n. 3: acqua + lievito di birra + zucchero (palloncino rosso)
in ognuna si inserisce un palloncino.
Già dopo circa mezz’ora, se la temperatura dell’acqua è intorno ai 30°C, si può notare lo sviluppo
del gas ( CO2 ) nella terza provetta che si evidenzia con il rigonfiamento del palloncino rosso.
Nella prima provetta non si ha produzione di CO2 perché manca il substrato per la fermentazione,
cioè lo zucchero.
Nella seconda provetta è assente il lievito che avrebbe dovuto effettuare la fermentazione.
Lo sviluppo di anidride carbonica come prodotto della fermentazione del saccarosio si osserva
solamente nella provetta n. 3 perché in essa è presente sia il lievito, che trae energia da un
metabolismo di tipo fermentativo, sia il substrato necessario per la fermentazione cioè lo zucchero.
Materiali:
• Lievito di birra
• Saccarosio ( comune zucchero )
• Tre provette
• Tre palloncini di colore diverso
Esperimento n.2
Si può dimostrare che il gas prodotto dalla fermentazione è proprio CO2
Sciogliere il lievito in acqua a temperatura di 30°C nella bottiglietta con valvola
Collegare il tubicino alla valvola e immergere nell’acqua di calce posta nel bicchiere.
Dopo circa 30m si noterà intorbidamento dell’acqua di calce a causa della seguente reazione.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Materiale
• Lievito di birra
• Bottiglietta in plastica con tappo a valvola
• Tubicino di gomma adattabile alla valvola
• Acqua di calce
• bicchiere
Riproduzione del lievito
I lieviti del genere Saccharomyces sono generalmente diploidi, ovvero nel loro nucleo contengono 2
serie omologhe di 16 cromosomi: una serie proveniente da ciascun genitore.
In condizioni ambientali normali, il lievito si moltiplica per gemmazione, adotta cioè un sistema di
riproduzione asessuata che ha come risultato la nascita di una cellula gemella diploide, corredata
di un patrimonio genetico identico a quello posseduto dalla cellula madre.
In condizioni ambientali avverse invece la cellula si trasforma in “asco”, un sacco contenente 4
cellule aploidi (aventi una sola serie di cromosomi) dette spore.
Le spore prodotte dai lieviti del genere Saccharomyces sono di due sessi: a ed a’
Spore di sesso diverso possono unirsi a formare un nuovo individuo diploide che avrà
caratteristiche intermedie rispetto a quelle possedute dai due genitori. Quando si uniscono spore di
specie diverse si originano i cosiddetti “ibridi”.
In conclusione i lieviti si possono riprodurre asessualmente per gemmazione tramite blastospore o
per scissione oppure sessualmente tramite la formazione di ascospore.
La gemmazione si differenzia dalla scissione in quanto il citoplasma si ripartisce in maniera diversa
tra le due cellule Sulla cellula che inizia la divisione si forma una piccola protuberanza in cui
migra uno dei nuclei. La gemma cresce e si stacca formando un individuo autonomo.
Ciò che si può osservare facilmente è proprio la riproduzione per gemmazione.
Infatti con l’osservazione al microscopio si evidenzia una leggera vibrazione delle cellule di lievito
a dimostrazione che si tratta di cellule vive.
Tra le cellule, si notano numerose cellule con gemme appena accennate e quelle con gemme che
hanno raggiunto dimensioni massime che sono prossime a staccarsi dalla cellula madre.
Esperimento n.3
Sciogliere qualche ora prima dell’esperimento una piccolissima quantità di lievito in una provetta
contenente acqua.
Porre, al momento dell’osservazione, una goccia della sospensione sul vetrino portaoggetti e coprire
con vetrino coprioggetti.
Osservare al microscopio con obiettivo 40X.
Materiali:
• Lievito di birra
• Saccarosio
• Acqua
• Provetta
• Vetrino portaoggetti e vetrino coprioggetti
• Microscopio
