náhled|Snímek kvasinek Saccharomyces cerevisiae v DIC kontrastu Kvasinky jsou jednobuněčné houbové mikroorganismy. Většina kvasinek patří do třídy vřeckovýtrusných hub, některé však i do třídy hub stopkovýtrusných, a proto společně netvoří taxonomickou skupinu. Netvoří plodnice, množí se zejména nepohlavně a je pro ně charakteristický způsob dělení buněk, takzvané pučení. Mohou se množit i pohlavně tvorbou vřecek, která však nejsou uzavřená v žádných plodnicích (tedy askokarpech).

Netvoří žádné pravé myceliální struktury, pouze pseudomycelium, které se podobá koloniím jednobuněčných organismů.

Kvasinky jsou hojně využívány v potravinářství a biotechnologiích. Používají se například při výrobě vína, piva nebo chleba. Kvasinky pro kávu a kakao mají ale větší biodiverzitu.http://phys.org/news/2016-03-diverse-yeasts-coffee-chocolate.html - You can thank diverse yeasts for that coffee and chocolate Využívá se jejich schopnosti kvašení. Jsou ale mezi nimi i původci nemocí, jako je např. Candida albicans.

Výzkum a historie náhled|Usušená kvasničná kultura

Kvasinky jsou lidmi využívány nejméně od neolitu. Podle chemické analýzy keramiky pocházející z pravěké Číny a oblasti dnešní Gruzie a Íránu byly kvašené nápoje používány nejméně 7000 let před naším letopočtem. Keramika z Číny uchovávala alkoholický nápoj ze směsi kvašené rýže, medu a ovoce s obsahem kyseliny vinné (vinnou révu nebo spíše Crataegus pinnatifida či jiný druh Čínského hlohu).

První jednotlivé kvasinky poprvé pozoroval Antoni van Leeuwenhoek, který popsal ve svých dopisech Královské společnosti v Londýně výsledky pozorování malých kuliček v pivě pomocí primitivního mikroskopu. Theodor Schwann roku 1837 popřel účast kyslíku při kvasném procesu a popsal v kvasící tekutině se rozmnožující kvasinky, které označil za „cukernou houbu“ (odtud rodové označení Saccharomyces).

Objev moderních sekvenovacích principů umožnil již v roce 1996Co se o sobě dovídáme z naší genetické informace sekvenování genomu kvasinky jako vůbec prvního eukaryotního genomu.

Význam a využití náhled|Pekařské droždí

Kvasinky jsou mikroorganismy v mnohém směru pro člověka velmi užitečné. Už pojmenování „kvasinky“ ukazuje na jejich vztah ke kvasným procesům. Nejstarší nález nádobek na víno pochází z neolitické kuchyně v Hajji Firuz Tepe (8500–4000 let př. n. l.) na území dnešního Íránu. Kvašení bylo známo již ve starém Babylónu v období 6000–4000 let před naším letopočtem, kdy se ze zkvašeného odvaru z naklíčeného obilí připravoval nápoj, jenž se dá považovat za předchůdce piva.

V polovině 19. století vznikl drožďárenský průmyslKvasná chemie aneb vznik piva, vína u nás z historického hlediska. Předtím proběhlo několik pokusů o průmyslovou výrobu v Holandsku. Nejdříve bylo droždí prodáváno v tekuté formě, později po zdokonalení Tebbenhofem se přešlo k lisovanému droždí.

Prvořadý význam mají kvasinky v kvasném průmyslu při výrobě lihu, piva, vína, pekařského droždí (viz článek Saccharomyces cerevisiae) a také některých mléčných nápojů. V krmivářském průmyslu nabývají význam krmné směsi z kvasnic. Doposud jsou poměrně málo využívány pro potravinářské účely jako zdroj bílkovin a jiných biologicky cenných látek. Mají bohatý obsah dobře stravitelných bílkovin (kolem 40 procent), cukrů a zejména komplexu vitamínu B, což platí zvláště pro pivovarské kvasinky. Ty se využívají i při léčbě nervových onemocnění, při zánětlivých kožních chorobách, při poruchách zažívacího traktu a jaterních chorobách. Geneticky modifikované kvasinky bude možné v blízké budoucnosti použít i na odhalování výbušnin, přesněji molekul dinitrotoluenu (DNT).Populární článek (na Idnes) o studii odborníků filadelfské univerzity, která byla zveřejněna v časopisu Nature Chemical Biology.

Lahůdkové droždí se používá jako ochucovadlo a obsahuje kvalitní bílkoviny.

Vedle převažujícího pozitivního významu existuje i negativní vliv kvasinek patogenních, či nevhodný výskyt kvasinek coby škodlivého kontaminantu ve výrobním procesu.

Strukturní komponenty

vpravo|300px|náhled|schéma buňky kvasinky Kvasinky vykazují velkou tvarovou, velikostní či barevnou diverzitu. Obvykle jsou kvasinky kulaté nebo oválné, ale vyskytují se i druhy, které mají buňky charakteristického citronovitého, vajíčkovitého, lahvovitého či vláknitého tvaru. Dokonce mezi samotnými buňkami jednoho kmene lze nalézt morfologické a barevné heterogenity. To je zapříčiněno změnami fyzikálních a chemických podmínek v prostředí. Pro jednoduchost ukažme strukturu kvasinky Saccharomyces cerevisiae.

S. cerevisiae jsou obecně elipsoidní, v průměru od 5–10 μm na velké ose, a od 1–7 μm na menší ose. Střední objem buněk je 29-55 μm3 pro haploidni resp. diploidní buňky. Velikost buňky se zvětšuje s věkem.

Shrnutí makromolekulárních látek v kvasince viz tabulka:

typ makromolekuly kategorie základní komponenty proteiny strukturní aktin, tubulin, histony, ribosomální proteiny hormony alfa a feromony enzymy Glykoproteiny komponenty buněčné stěny mannoproteiny enzymy funkční enzymy (invertáza) polysacharidy komponenty buněčné stěny glukan, mannan, chitin komponenty kapsulární zásobní glykogen, trehalóza polyfosfáty zásobní polyfosfáty ve vakuole lipidy strukturní volné steroly v membráně zásobní triglyceridym, sterolové estery funkční deriváty fosfoglyceridů, volné mastné kyseliny nukleové kyseliny DNA genová DNA (80%), mitochondriální RNA rRNA (80%)m mRNA (5% cytosol, ER, mitochondrie), tRNA

Buněčná stěna

Buněčná stěna vpravo|náhled|300px|Saccharomyces cerevisiae fixace do membrány – AFM V roce 1970 Kidby a Davis navrhl model buněčné stěny pro rod S. cerevisae, který stále ještě rámcově platí. Podle tohoto modelu má buněčná stěna tři vrstvy: vnější, střední a vnitřní, přičemž polysacharid-proteinové komplexy jsou podle tohoto modelu spojeny fosfodiesterovými vazbami.

vnější, jež je orientována směrem do prostředí, obsahuje mannanproteiny spojené disulfidovými můstky. střední je tvořena β-1,6 glukanem, glukanproteiny a mannanproteiny vnitřní, přiléhající na cytoplazmatickou membránu, je složena z mikrokrystalického β-1,3-glukanu

V buněčné stěně se nacházejí také hydrolytické enzymy glykoproteinového typu, např. β-fruktofuranosidasa (invertáza).

Polysacharidy buněčné stěny mohou být jednosložkové (homopolysacharidy) nebo vícesložkové (heteropolysacharidy) – např. galaktomannany, xylomannany, arabomannany aj. Polysacharidy určují především imunologické vlastnosti kvasinek, neboť působí jako antigeny. Jedná se především o mannanproteiny, jejichž antigenní charakter je určen délkou bočních řetězců mannosylových zbytků, spojených α -1,2 a α -1,3 vazbami. Polysacharid – proteinové komponenty buněčné stěny se taktéž podílejí na flokulačních schopnostech kvasinek.

Jizvy Jako stálé struktury na buněčné stěně vznikají jizvy po pučení dceřiných buněk a jejich separaci od mateřské buňky, popř. po dělení kvasinkových buněk. Přetrvávají po celý vývoj jednotlivé buňky a ovlivňují tzv. architekturu její stěny. Vznik jizev a jejich stavbu lze sledovat např. v optickém mikroskopu s využitím fluorescence primulinu, což je barvivo, které se specificky váže na mikrofibrily.

Jizva na dceřiné buňce se jmenuje „jizva zrodu“, a protože je tvořena jiným buněčným materiálem, lze ji odlišit od jizev na místech, kde se oddělily nové pupeny. Z každé buňky může vypučet jen omezený počet nových buněk, v souvislosti s tím, jak buňka stárne.

Cytoplazmatická membrána Cytoplazmatická membrána (čili plazmalema) tvoří elastický obal protoplastu, osmotickou bariéru a kontroluje transport látek. Je tvořena především z fosfolipidů a bílkovin.

Struktura cytoplazmatické membrány je patrně nejlépe popsána v rámci mozaikového modelu buněčných membrán, který říká, že molekuly fosfolipidů jsou uspořádány ve dvou vrstvách tak, že polární části jsou na vnější stranách a nepolární uvnitř membrány (viz též Lipidová dvouvrstva).

Pro plazmalemu kvasinek jsou charakteristické invaginace do cytoplasmy, které jsou četné rovněž v exponenciální fázi růstu.

Jádro Jádro bývá u eukaryotních organismů zřetelně ohraničeno jadernou membránou a tvoří ho chromatin, tedy komplex dsDNA, histonů a proteinů nehistonové povahy. Na rozdíl od většiny eukaryoriotických buněk mají kvasinky tzv. endomitózu, takže dělení jádra probíhá bez rozrušení jaderné membrány. To je hlavní důvod, proč je u kvasinek mimořádně obtížné udělat dobrý karyotyp a zjistit tak přesný počet a stavbu chromozomů. Na jaderné membráně se diferencuje tzv. polární tělísko, které hraje významnou roli při iniciaci tvorby pupene.

Sekreční dráha u kvasinek Biomembrány tvoří povrchové struktury organel i systém vnitřních membrán. Tím buňku rozdělují na různé reakční prostory. V některých z nich dochází k sekreci proteinů. V endoplazmatickém retikulu jsou syntetizovány peptidy a bílkoviny. Na vnějším povrchu ER (drsné ER) jsou zakotveny ribozomy, pohybují se ale i volně v cytoplazmě. Stejně jako u ostatních eukaryot se ribozom skládá z malé (40S) a velké (60S) podjednotky. Velká podjednotka katalyzuje syntézu bílkovin. Na tvorbě ribozomů se podílí jadérko. Vnitřní povrch ER tvoří hladké ER. V ER dochází i k posttranslačním úpravám, na místo určení se proteiny dostávají pomocí sekrečních měchýřků. Ty tvoří Golgiho aparát.

Endoplazmatické retikulum Endoplazmatické retikulum vytváří u kvasinek lamely, cisterny a tubuly podobně jako u rostlinných a živočišných buněk. Jeho obsah (enchylema) je uzavřen dvěma membránami. ER navazuje na vnitřní povrch cytoplazmatické membrány a někdy je spojeno s jadernou membránou.

Ribozomy Ribozomy kvasinek mají obdobně jako u jiných eukaryot hodnotu sedimentačního koeficientu kolem 80S. Menší podjednotka o koeficientu 40S je složena z jediné molekuly 18S rRNA a z 30 ± 5 bílkovin; větší podjednotka o 60S obsahuje 28S rRNA, 5S rRNA, 5,8S rRNA a 40 ± 5 bílkovin.

Mitochondrie Mitochondrie jsou organely specializované na respiraci a oxidativní fosforylaci s vlastním genetickým systémem a proteosyntézou. Tvar, struktura a počet mitochondrií mohou být ovlivňovány různými faktory. Např. v podmínkách reprimujícího dýchání se výrazně snižuje podíl, který mitochondrie zaujímají v celkovém objemu buňky.

Vakuola Kvasinková buňka zpravidla obsahuje jednu velkou kulatou vakuolu. V počáteční fázi pučení lze pozorovat větší množství malých vakuol, které však s růstem splývají v jednu vakuolu, případně dvě vakuoly (ve stacionární fázi růstu). Průměr vakuol je proměnlivý od 0,3 do 3 μm. Ohraničené jsou membránou zvanou tonoplast.

80 až 90 % rozpustných aminokyselin z celkového objemu volných aminokyselin v kvasinkách je obsaženo ve vakuolách. Dále se zde nacházejí enzymy hydrolázy, většina proteáz, ribonukleázy či esterázy. Těmito enzymy se ve vakuolách rozkládají funkčně narušené organely.

Cytosol Cytosol je tekutá frakce cytoplazmy po separaci buněčných organel o pH 6,2 až 6,4. Na jeho koloidním charakteru se podílejí rozpuštěné bílkoviny, glykogen a jiné makromolekulární látky.

Buněčný cyklus

Buněčný cyklus obecně

náhled|600px|vpravo|Životní cyklus kvasinky Mnohé kvasinky jsou schopné za určitých okolností omezit rozmnožování buněk a začít buňky prodlužovat. Tímto způsobem vznikají vláknitá pseudomycelia, jejichž tvar je pro jednotlivé druhy charakteristický.

Buněčným cyklem rozumíme obecně buněčné procesy mezi dvěma následujícími děleními buňky. Podrobně je tento cyklus znám především u Saccharomyces cerevisae a u Schizosaccharomyces pombe.

Životní cyklus kvasinek Schizosaccharomyces pombe V roce 1893 Lindner objevil Schizosaccharomyces pombe v prosném pivu ve východní Africe, jehož místní jméno bylo pombe. Kmen užívaný v současnosti pro genetické výzkumy byl izolován Ursem Leupoldem (Univerzita Berne, Švýcarsko) v roce 1950 z kvasničné kultury S. liquefacis.