Sinh học và Sinh lý học Tế bào Nấm
Sinh học và sinh lý học tế bào nấm là nghiên cứu về cách các tế bào nấm được cấu tạo và cách chúng duy trì sự sống: thành tế bào giàu chitin và glucan, màng plasma chứa ergosterol, các con đường trao đổi chất tạo ra năng lượng và các khối xây dựng, và các chương trình sinh sản tạo ra bào tử. Là sinh vật nhân chuẩn với hóa học bề mặt đặc trưng, nấm khác biệt với cả vi khuẩn và tế bào vật chủ, và những khác biệt này là cơ sở cho phần lớn bệnh nấm y học và dược lý kháng nấm.
Definition
Sinh học và sinh lý học tế bào nấm là một nhánh của nấm học liên quan đến kiến trúc, hóa sinh và các quá trình sống của tế bào nấm, bao gồm vỏ tế bào, các con đường trao đổi chất và năng lượng, các kiểu tăng trưởng (nấm men và sợi nấm), và sinh sản hữu tính và vô tính.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc về tổ chức cấu trúc và chức năng của tế bào nấm. Nó nhóm ba yếu tố thiết yếu được đề cập chuyên sâu bởi các chủ đề của nó: cấu trúc thành tế bào và màng, trao đổi chất và sản xuất năng lượng, và sinh sản và hình thành bào tử. Nó đóng khung những điều này như sinh học tham chiếu liên quan đến khoa học sức khỏe và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị bệnh nấm.
Sub-topics
Core questions
- Vỏ tế bào nấm được tổ chức như thế nào và điều gì làm cho nó khác biệt với tế bào vật chủ?
- Nấm lấy carbon và năng lượng như thế nào, và chúng linh hoạt chuyển đổi giữa các chế độ trao đổi chất như thế nào?
- Nấm sinh sản và phân tán như thế nào, và bào tử đóng vai trò gì?
- Những đặc điểm nào của sinh học tế bào nấm được khai thác làm mục tiêu thuốc kháng nấm chọn lọc?
Key concepts
- Tổ chức tế bào nhân chuẩn ở nấm
- Thành tế bào chitin và beta-glucan
- Màng plasma chứa ergosterol
- Tính lưỡng hình (chuyển đổi nấm men-sợi nấm)
- Tăng trưởng sợi nấm ở đỉnh (phân cực)
- Tính linh hoạt của nguồn carbon và sự thích nghi trao đổi chất
- Sinh sản vô tính và hữu tính
- Bào tử và sự phân tán
- Các mục tiêu kháng nấm chọn lọc
Mechanisms
Tế bào nấm được bao bọc bởi một thành tế bào nhiều lớp gồm chitin và beta-glucan liên kết với mannoprotein, cung cấp hình dạng và bảo vệ thẩm thấu, và bởi một màng plasma trong đó ergosterol thay thế cholesterol của tế bào động vật. Năng lượng được tạo ra thông qua quá trình đường phân, chu trình axit tricarboxylic và phosphoryl hóa oxy hóa, với nhiều loại nấm có khả năng chuyển đổi giữa quá trình trao đổi chất lên men và hô hấp và sử dụng các nguồn carbon thay thế. Sự tăng trưởng xảy ra dưới dạng tế bào nấm men nảy chồi hoặc dưới dạng sợi nấm phân cực, kéo dài ở đỉnh, và sinh sản diễn ra vô tính (ví dụ bằng cách nảy chồi hoặc tạo bào tử đính) hoặc hữu tính sau khi giao phối và giảm phân, tạo ra các bào tử phân tán sinh vật.
Clinical relevance
Các đặc điểm sinh học được tóm tắt ở đây là cơ sở của tính chọn lọc kháng nấm: ergosterol và quá trình tổng hợp của nó là mục tiêu của azole, polyene và allylamine, trong khi quá trình tổng hợp beta-glucan là mục tiêu của echinocandin. Do đó, việc hiểu về thành tế bào, màng, trao đổi chất và sinh sản cung cấp thông tin về cách các loại thuốc kháng nấm hoạt động và tại sao nấm có thể kháng thuốc. Mục này mô tả sinh học liên quan đến khoa học sức khỏe và không phải là nguồn khuyến nghị chẩn đoán hoặc điều trị.
Evidence & guidelines
Nội dung ở đây phản ánh tổng hợp các bài đánh giá và sách giáo khoa về sinh học tế bào nấm hơn là bằng chứng thử nghiệm lâm sàng; các tuyên bố mô tả và cơ chế được lấy từ các bài đánh giá tường thuật hiện tại và các văn bản nấm học tiêu chuẩn.
History
Nấm học đã phát triển từ lịch sử tự nhiên mô tả thành một sinh học tế bào thực nghiệm trong suốt thế kỷ XX, khi kính hiển vi, hóa sinh và sau đó là di truyền phân tử đã tiết lộ hóa học thành tế bào, màng ergosterol, các con đường trao đổi chất và chu trình sinh sản của nấm. Sự trỗi dậy của các loại nấm mô hình như Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans và Neurospora crassa, và sự phát triển song song của các loại thuốc kháng nấm khai thác các cấu trúc đặc hiệu của nấm, đã củng cố bức tranh hiện đại được tóm tắt trong lĩnh vực này.
Key figures
- Neil A. R. Gow
- Jean-Paul Latge
- Joseph Heitman
Related topics
Seminal works
- gow-2017
- ni-2011
- alexopoulos-1996
Frequently asked questions
- Điều gì làm cho tế bào nấm khác với tế bào người?
- Nấm là sinh vật nhân chuẩn nhưng xây dựng thành tế bào giàu chitin và glucan mà tế bào người không có, và màng của chúng sử dụng ergosterol thay vì cholesterol. Những khác biệt này là điều cho phép thuốc kháng nấm tác động chọn lọc.
- Tại sao sinh học tế bào nấm lại quan trọng trong y học?
- Các nhóm thuốc kháng nấm chính nhắm vào các cấu trúc đặc hiệu của nấm như ergosterol và quá trình tổng hợp beta-glucan, vì vậy việc hiểu về vỏ tế bào nấm, trao đổi chất và sinh sản giải thích cách các loại thuốc này hoạt động và cách kháng thuốc phát sinh.