Reproducción de levaduras

Yeast Reproduction

JoVE Science Education
Biology I: yeast, Drosophila and C. elegans

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JoVE Science Education Biology I: yeast, Drosophila and C. elegans

Yeast Reproduction

3.2: Drosophila Maintenance

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07:48 min

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May 10, 2013

Overview

Saccharomyces cerevisiae es una especie de levadura que es un organismo modelo muy valiosa. Lo importante es S. cerevisiae es un eucariotas unicelulares que sufre muchos de los mismos procesos biológicos como seres humanos. Este video proporciona una introducción al ciclo de la célula de levadura y explica cómo S. cerevisiae se reproduce tanto asexual y sexualmente levaduras se reproducen asexualmente mediante un proceso conocido como gemación. Por el contrario, levadura a veces participan en la reproducción sexual, que es importante porque introduce variación genética de una población. Durante condiciones de estrés ambiental, S. cerevisiae experimentarán meiosis y forma esporas haploides que son liberadas cuando las condiciones ambientales mejoren. Durante la reproducción sexual, estos fusibles de esporas haploides, en última instancia, formando un cigoto diploide. En el laboratorio, la levadura puede ser manipulada genéticamente para comprender aún más la regulación genética del ciclo celular, la reproducción, envejecimiento y desarrollo. Por lo tanto, los científicos estudian la reproducción de la levadura para profundizar en los procesos que son importantes en biología humana.

Procedure

A pesar de ser un simple unicelulares eucariontes, Saccharomyces cerevisiae sirve como un organismo modelo valioso porque sus procesos celulares, tales como el ciclo celular, se asemejan a las que se encuentran en eucariotas superiores de la orden, como nosotros. En el ciclo de la célula de levadura, crecimiento celular y la división celular están estrechamente ligados y dependen de factores como la concentración de nutrientes. Dependiendo de señales ambientales, levadura puede experimentar reproducción sexual o asexual para producir nuevas células. Este video le dará una visión general sobre el ciclo celular de la levadura y las diferentes formas de reproducción en S. cerevisiae.

¡Rápidamente refrescar nuestro conocimiento del ciclo celular. Existen dos fases principales, interfase, que consta de G1, S, y G2 las fases; y fase M o Mitosis. Como ustedes saben, la mitosis es un componente importante de la división celular, y levadura son peculiares en que se dividen asimétricamente a través de un mecanismo de reproducción asexual, conocido como gemación.

En la fase G1, las células de comprometen con el ciclo celular en la &quo; Inicio &quo; punto. Los brotes aparecen durante la fase S y continúen creciendo por el resto del ciclo celular, incluyendo mitosis. Cuando termine la citocinesis, desigual división del citoplasma produce una célula hija más pequeña. Desafortunadamente para la célula madre, marcar con una cicatriz visible se produce en el sitio de la división celular. Afortunadamente para los científicos sin embargo, etiquetado fluorescente de la quitina de la componente de la pared celular permite a los investigadores examinar el patrón de florecimiento de una célula de levadura y estimar cuántas veces se ha dividido.

Una célula recién formada crecerá en fase G1, en presencia de nutrientes, hasta que se cumplan ciertas condiciones y un puesto de control de ciclo celular o punto de restricción llamado &quo; empezar &quo; se alcanza. Una vez que las células pasan a través de &quo; empezar &quo;, están comprometidos con el resto del ciclo celular y se dividen otra vez. Antes de llega a este punto de control, sin embargo, la levadura puede sufrir meiosis y reproducción sexual posterior.

Ahora ¿por qué deberían un eucariotas unicelulares como la levadura que se someten a la reproducción sexual?

Como puede ya aprendiste, reproducción sexual es una forma de introducir variación en una población de organismos, que promueve la supervivencia.

El tipo de levadura que mate son haploides, que contienen una copia del genoma, como óvulos o espermatozoides. Hay dos tipos de apareamiento haploides, Mat a y alfa mate y estas células pueden germinar y se reproducen asexualmente, como levadura diploide.

Cada uno de estos de acoplamiento tipos de liberación de feromonas. Estera un comunicados de la &quo; un factor &quo; y estera de versiones alfa el &quo; factor alfa &quo;. Las feromonas son detectadas por los tipos de acoplamiento opuestos y provocan la levadura haploide cambiar forma alarga y entrando en la fase de schmoo.

Durante esta fase, dos haploides continúan creciendo hacia la otra hasta lograr el contacto célula-célula. Posterior fusión nuclear y de célula a célula resulta en la formación del cigoto. El zigoto naciente entonces vuelve a entrar en el ciclo celular mitótico, dando lugar a su primer brote diploide. Cigotos aparecerán pesa en forma de células, con o sin un brote.

Quizás se pregunte cómo haploides se producen en primer lugar. La respuesta es sencilla: la meiosis. Usted probablemente ya sabe, siguiendo una duplicación cromosómica inicial, meiosis

resultados en células hijas con la mitad del número de cromosomas como la célula del padre. Cuando levadura son condiciones medio ambiente estresante forma de meiosis ocurre, conocido como esporulación.

Durante la esporulación, las esporas haploides se producen para cada tipo de apareamiento y están contenidas en una estructura membranosa resistente llamada un ascus, como se indica con círculos amarillos. Cuando las condiciones ambientales mejoran, las esporas se lanzan del asco. A partir de ahí, se desarrollan más en Mat un Mat alfa células haploides y recorrer una vez más el ciclo de reproducción sexual.

Ahora que está familiarizado con la reproducción de la levadura, vamos a echar un vistazo y ver cómo este proceso puede ser aplicado para estudios posteriores.

Reproducción de la levadura de comprensión es integral en experimentos genéticos, por ejemplo, generación de cepas de levadura con mutaciones múltiples. En este video se puede ver la mezcla de dos diferentes cepas haploides, mate una y Mat alfa, en una placa de agar y la posterior incubación para permitir la formación de acoplamiento y diploide. Son entonces réplica plateada en medios selectivos que sólo permita crecimiento diploide. Los diploides se pueden entonces esporuladas en medios deficientes de nutrientes de las esporas haploides resultantes disecado con un micromanipulador y sembradas en una placa de agar en forma de matriz. Los genotipos haploides se pueden confirmar por PCR o crecimiento en medios selectivos.

Estudios de envejecimiento puede también llevarse a cabo mediante el examen de la vida replicativa de las células de levadura. La vida replicativa es el número de buddings que una célula pasa a través de su vida. Una célula de levadura solo puede producir brotes 30 o así que antes de morir. Aquí, puede ver que un micromanipulador se utiliza para separar una célula hija de la célula madre con el fin de analizar la vida de la levadura con el tiempo. Los datos en bruto producidos por un experimento de vida replicativa están una lista de números correspondientes a las células hijas producidas por cada célula madre en cada punto de la edad.

El desarrollo de la morfología de la célula en función de procesos celulares, tales como la concentración de proteína, puede ser estudiado en levadura de florecimiento. Aquí ver la preparación de las células para Microcopia visualizar defectos específicos de fenotipo específico. En este vídeo Time-lapse, forma múltiples brotes, lo que indica que las células no separar unos de otros, sugiriendo un defecto en la división celular.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la reproducción de Saccharomyces cerevisiae. En este video, hablamos acerca del ciclo de la célula de levadura y tocó base en la reproducción sexual y asexual de los ciclos de vida de esta especie. Gracias por mirar y no te olvides de tu shmoo.

Transcript

Despite being a simple unicellular eukaryote, Saccharomyces cerevisiae serves as a valuable model organism because its cellular processes, such as the cell cycle, resemble those found in higher order eukaryotes, like us. In the yeast cell cycle, cell growth and cell division are tightly linked and are dependent on factors such as nutrient concentration. Depending on environmental cues, yeast can undergo asexual or sexual reproduction to produce new cells. This video will give you an overview on the yeast cell cycle and the different forms of reproduction in S. cerevisiae.

Let’s quickly brush up on our knowledge of the cell cycle. Two major phases exist, Interphase, which is comprised of G1, S, and G2 sub-phases; and M phase, or Mitosis. As you know, mitosis is an important component of cell division, and yeast are peculiar in that they divide asymmetrically via a mechanism for asexual reproduction, known as budding.

In the G1 phase, cells commit to the cell cycle at the “START” point. Buds appear during the S phase and continue to grow on through the rest of the cell cycle, including mitosis. When cytokinesis is complete, unequal division of the cytoplasm yields a smaller daughter cell. Unfortunately for the mother cell, visible scarring occurs at the site of cell division. Fortunately for scientists however, fluorescent labeling of the cell wall component chitin allows researchers to examine the budding pattern of a yeast cell and estimate how many times it has divided.

A newly formed cell will grow in G1 phase, in the presence of nutrients, until certain conditions are met and a cell cycle checkpoint, or restriction point called “START” is reached. Once cells pass through “START”, they are committed to the remainder of the cell cycle and will divide again. Before this checkpoint is reached, however, yeast can undergo meiosis and subsequent sexual reproduction.

Now why should a unicellular eukaryote like yeast need to undergo sexual reproduction?

As you may have already learned, sexual reproduction is a way to introduce variation in a population of organisms, which promotes survival.

The type of yeast that mate are haploids, which contain one copy of the genome, like egg or sperm cells. There are two haploid mating types, Mat a and Mat alpha, and these cells can bud and reproduce asexually, like diploid yeast.

Each of these mating types release pheromones. Mat a releases the “a factor” and Mat alpha releases the “alpha factor”. The pheromones are detected by the opposite mating types and cause the haploid yeast to change shape by elongating and entering the schmoo phase.

During this phase, two haploids continue to grow towards each other until achieving cell-cell contact. Subsequent cell-to-cell and nuclear fusion results in the formation of the zygote. The nascent zygote then re-enters the mitotic cell cycle, giving rise to its first diploid bud. Zygotes will appear dumbbell shaped cells, either with or without a bud.

You might be wondering how haploids are produced in the first place. The answer is simple: meiosis. You probably already know that, following an initial chromosomal duplication, meiosis

results in daughter cells with half the number of chromosomes as the parent cell. When yeast are under environmentally stressful conditions a form of meiosis takes place, known as sporulation.

During sporulation, haploid spores are produced for each mating type and are contained in a tough membranous structure called an ascus, as indicated here with yellow circles. When environmental conditions improve, spores are released from the ascus. From there, they further develop into Mat a and Mat alpha haploid cells and go through the sexual reproduction cycle once again.

Now that you are familiar with yeast reproduction, let’s take a look and see how this process can be applied for further studies.

Understanding yeast reproduction is integral in genetic experiments, for example, generating yeast strains with multiple mutations. In this video, you can see the mixing of two different haploid strains, Mat a and Mat alpha, on an agar plate, and the subsequent incubation to allow for mating and diploid formation. They are then replica plated onto selective media that will only permit diploid growth. The diploids can then be sporulated in nutrient deficient media, the resulting haploid spores dissected with a micromanipulator, and seeded onto an agar plate in a matrix pattern. The haploid genotypes can be confirmed by PCR or growth on selective media.

Aging studies can also be carried out by examining the replicative lifespan of yeast cells. The replicative life span is the number of buddings a cell goes through in its lifetime. A single yeast cell can produce 30 or so buds before dying. Here, you can see that a micromanipulator is used to separate a daughter cell from the mother cell in order to analyze the yeast life span over time. The raw data produced by a replicative lifespan experiment is a list of numbers corresponding to daughter cells produced by each mother cell at each age point.

The development of cell morphology as a function of cellular processes, such as protein concentration, can be studied in budding yeast. Over here you see the preparation of cells for microcopy to visualize specific phenotype-specific defects. In this time-lapse video, multi- buds form, indicating that cells fail to separate from each other, suggesting a defect in cell division.

You’ve just watched JoVE’s introduction to reproduction of Saccharomyces cerevisiae. In this video, we talked about the yeast cell cycle and touched base on the asexual and sexual reproduction life cycles of this specie. Thanks for watching, and don’t forget about your shmoo!

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