שמר האפייה ("Saccharomyces cerevisiae") הוא מין שמרים הנמצא בשימוש לצורך התפחת בצק וייצור משקאות אלכוהוליים כמו בירה ויין. שמרי אפייה היו התאים האאוקריוטים הראשונים שמופה להם הגנום (הגנום פורסם בשנת 1996). לשמרים אלה יש 16 כרומוזומים, ובתוכם מ-200 עד 2,200 אלפי נוקלאוטידים בכל כרומוזום, ובסך הכול כ-13 מיליון זוגות נוקלאוטידים. אורכו ורוחבו של שמר אפייה הוא כ-5 ו-4 מיקרומטר בהתאמה.
כיום משתמשים בתאי השמר אלה למטרות אפייה, להכנת יין ומשקאות אלכוהוליים אחרים, למחקר, וכתוספי מזון.
קנדידה אלביקנס.
בניגוד לשמר האפייה, קנדידה אלביקנס ("Candida albicans") הוא מין תאי שמר פתוגניים הנפוצים בבני אדם והמסוגלים לגרום לזיהומים בפה ובנרתיק ולפטרת. הגנום של התאים ההפלואידים מופה בשנת 1998 ונתגלה כי יש להם כ-16 מיליון נוקלאוטידים. קנדידה אלביקנס משמש למחקר על תאים פתוגניים.
שמר הפליגה.
שמר הפליגה ("Schizosaccharomyces pombe") הוא מין של שמר נחקר מאוד בביולוגיה.
לשמר הפליגה יש 3 כרומוזומים והגנום שלו מופה בשנת 2002.
שמר הפליגה יכול להתרבות רק על ידי פליגה ומכאן שמו בעברית. שמו המדעי pombe בא מסווהילי ופירושו בירה, משום שבודד לראשונה מבירה.
היסטוריה של השימוש בשמרים ומחקרם.
אף על פי שהשמרים נצפו לראשונה בשנת 1680, נעשה בהם שימוש נרחב זמן רב קודם לכן.
השמרים נראו לראשונה במיקרוסקופ בידי אנטוני ואן לוונהוק בשנת 1680, אך מחקר החל רק במאה ה-19, כאשר מדען בשם מילר גילה (1837) כי המיקרואורגניזמים הנפוצים בבירה הם יצורים חיים המתרבים על ידי הנצה. מחקר מעמיק יותר נעשה בשנת 1857 על ידי לואי פסטר, בעקבותיו זוהו השמרים כמיקרואורגניזמים האחראים לתסיסה שהופכת את הסוכר לאתנול.
בשנת 1990 החל פרויקט משותף של מספר אוניברסיטאות שמטרתו היה למפות את הגנום של שמרי האפייה. הפרויקט הסתיים ב-1996 לאחר שהגנום של שמר האפייה הכולל 6,294 גנים מופה לחלוטין. פרויקט זה היה הישג חשוב לגנטיקה, כיוון שזו הייתה הפעם הראשונה שמופה גנום של תא אאוקריוטי.
שימושים.
זנים מסוימים של שמרים משמשים את האדם כיצרנים בתהליכים ביוטכנולוגיים. השמרים מהווים חלק עיקרי בתהליכי תסיסה, בהם ייצור של משקאות חריפים, אפייה, תעשיית תוספי המזון וכדומה. לשמרים יש חשיבות רבה בתחום המחקר, וחלקם מהווים אורגניזמי מודל נחקרים מאוד בביולוגיה, ותורמים רבות לתחום הגנטיקה.
הפקת אנרגיה.
ניתן להשתמש בתהליך ההזנה של השמרים כדי לייצר אנרגיה. למרות היעילות של שיטה זו היא יקרה מאוד, ועלותה גבוהה יותר מכל היתרונות שהיא מציעה.
משקאות אלכוהוליים.
השימוש בשמרים להכנת משקאות אלכוהוליים החל לפני אלפי שנים, ונמשך עד היום.
יין.
לשמרים יש חלק חשוב בהכנת היין, שכן הם מתסיסים את הסוכר הנמצא במיץ הענבים והופכים אותו לאתנול. ברוב המקרים ישנה נוכחות שמרים טבעית על הענבים, וניתן לראותם בתור שכבה אבקתית דקה על הקליפה. החשיבות של שמרים אלו הייתה גדולה מאוד בתקופות העתיקות, משום שהאנשים נאלצו להסתמך על נוכחות השמרים בענבים כדי שייווצר יין, אולם כיום אין צורך להסתמך על שמרים אלו, משום שניתן להוסיף שמרים בצורה מלאכותית. כיום נהוג להוסיף זנים מסוימים ליין על מנת לתת לו את התכונות הטובות ביותר. שמר האפייה הוא הזן הנפוץ ביותר בייצור יין.
בירה.
השמרים מוספים לבירה לצורך הפיכת הסוכר שבשעורה לאתנול. יצרני בירה מחלקים את השמרים לשני סוגים: מתסיסים עליונים ומתסיסים תחתונים. המתסיסים העליונים קיבלו את שמם משום שהם יוצרים קצף בחלקה העליון של הבירה בזמן התסיסה. שני הסוגים נבדלים בתכונות מסוימות, בפרט בכך שהמתסיסים העליונים מייצרים יותר אתנול ומעדיפים טמפרטורה גבוהה יותר מאשר המתסיסים התחתונים, ומייצרים בירה מתוקה יותר. במתסיסים התחתונים משתמשים לייצר בירה מסוג לאגר, בעוד שהמתסיסים העליונים משתמשים לייצור בירה מסוג אייל.
על מנת לאשר את ה"טוהר" של זן השמרים שרוצים להשתמש בהם, לוקחים דגימת שמרים "נקייה" ומחזיקים אותה בתנאי מעבדה בתוך מקרר, למספר תסיסות. השמרים שנוצרו נלקחים מהדגימה, וכך בוודאות זן השמרים "טהור" מזנים אחרים.
משקאות אלכוהוליים אחרים.
בנוסף לבירה ויין, משתמשים בשמרים לייצור משקאות אלכוהוליים ממגוון פירות וחומרים שונים כגון: סאקה העשוי מאורז, וודקה העשויה משעורה וחיטה, וליקרים העשויים לרוב מפירות.
אפייה.
זני שמרים מסוימים, ובפרט שמרי האפייה נמצאים בשימוש באפייה כמתפיחי בצק. שמרים חיים משווקים בשתי צורות: טריים (לרוב בדמות קובייה) - אותם יש לשמור בקרור, ויבשים (לרוב בדמות אבקה)- שעברו תהליך ייבוש איטי ואותם יש לעורר לפני השימוש בעזרת מים פושרים. מחמצת שאור היא צורה נוספת לשימוש וגידול בשמרים, עתיקה יותר מהשמרים התעשייתיים בשתי צורותיהם, אך יותר קשה לסחור בהם ולהשתמש בהם כמתפיחים, ולכן ירדה הפופולריות שלהם מאז פיתוח השמרים התעשייתיים.
השמרים מתפיחים את הבצק בכך שהם פולטים פחמן דו-חמצני בתהליך פירוק הסוכר, גז שנפחו גדול בהרבה מהסוכר אותו הם פירקו. הוספת ביצים, תפוחי אדמה או סוכר לבצק גורמת להאצת גדילת השמרים, בעוד הוספת מלח או שומנים כגון חמאה מאטים את גדילתם.
לא ידוע בוודאות מתי החלו לאפות בצק, אך התיעוד הראשון לאפייה היה במצרים העתיקה, שם היה הלחם דומה לפיתה או ללאפה.
מחקר.
כאורגניזם, השמר מהווה מודל טוב למטרות מחקר עקב היותו תא אאוקריוטי, ובכך דומה לאדם, ומצד שני - השמר הוא יצור חד תאי, כך שהוא מתרבה במהירות, וניתן לבצע בו מחקר יעיל וזול יחסית. כמה מפרסי נובל הקשורים בתפקודים תאיים ניתנו לאנשים שחקרו שמרים.
הגנום השמרי נחשב קומפקטי יחסית, מאחר שרובו מקודד לגנים, וללא הרבה "DNA זבל", ולכן נוח לעבודה מולקולרית.
בשמרים מסוימים (למשל "P.pastoris") ישנו גם מנגנון טרנספורמציה ייחודי, בו קטע DNA זר המכיל מקטעים הומולוגיים (זהים) למקטעים שמריים, יכול להשתלב בגנום השמרי, תוך כדי שהוא מחליף את הקטע שבין המקטעים ההומולוגיים. מנגנון זה מקל על הנדסה גנטית של שמרים, ומאפשר לייצר בעזרתם חומרים רקומביננטיים.
היותו של השמר יצור אאוקריוטי מהווה יתרון על פני חיידקים (שהם פרוקריוטים) בייצור חלבונים למטרות רפואיות, מכיוון שמנגנוני השמר דומים יותר למנגנונים האנושיים, בעיקר בתחום הגליקוזילציה.
אגרונומיה
אגרונומיה היא תורת החקלאות. האגרונומיה עוסקת ב:
השבחת גזע.
אגרונומיה עוסקת, בין היתר, ב"השבחת גזע" (selective breeding) של צמחים שונים, כדי להניב את היבול הטוב ביותר - בתנאים הפשוטים ביותר.
השבחת הגזע גם מעלה את תנובת השדה וגם מעלה את הערך התזונתי של מספר יבולים, כמו תירס וחיטה.
כמו כן, השבחת הגזע יכולה גם ליצור זנים חדשים הנקראים "בני-כלאיים". ההשבחה נעשית לרוב באמצעות הכלאות קלאסיות בין זוג הורים וברירת הצאצאים הרצויים או באמצעות הנדסה גנטית ותרבית רקמה.
מלפפון
מְלָפְפוֹן (שם מדעי: "Cucumis sativus"; מוכר גם בתור קישוא הגינה) הוא צמח מטפס חד-שנתי קיצי ממשפחת הדלועיים, בסוג מלפפון. המלפפון אינו דורש השקיה מרובה, ופריו המוארך עסיסי ועשיר מאוד במים. צבעו ירוק (למעט המלפפון הלימוני האוסטרלי). נאכל חי, כבוש במלח או מוחמץ. מוצאו של הצמח בהודו, שם החלו בני אדם לגדל אותו לפני כ-3,000 שנה. כיום, המלפפון הוא פרי, והוא גדל בחממות או בשדות פתוחים.
מאפיינים.
מבחינה בוטנית, המלפפון הוא פרי: בית קיבול לזרעים המוקפים ציפה בשרנית, שנוצר משחלה יחידה. מבחינה קולינרית, לעומת זאת, המלפפון מוגדר כירק, מכיוון שאינו מתוק או חמוץ.
המלפפון בדרך כלל גלילי ומוארך, ועשוי להיות חלק או בעל בליטות. צבעו בדרך כלל ירוק, אך המלפפון הארמני (המכונה בארץ פקוס או "מלפפון ערבי") צבעו ירקרק והמלפפון הלימוני כדורי וצבעו צהוב. ישנם גם זני מלפפון קטנים, המיועדים לכבישה והפיכה לחמוצים.
גידול מלפפונים.
אורך היום משפיע על המלפפון: יום קצר מעודד הופעת פרחי נקבה, ויום ארוך מעודד הופעת פרחי זכר. הטמפרטורה משפיעה גם היא על מין הפרחים שבמלפפון: טמפרטורה נמוכה מעוררת נקביות וטמפרטורה גבוהה מעוררת זכריות. שני הגורמים פועלים יחד ומתגברים אחד את השני.
להשפעות הסביבה מצטרפת גם התורשה: זנים קלסיים הגדלים בקיץ מתחילים בהופעת פרחי זכר, עוברים לשילוב של פרחי זכר ופרחי נקבה ולפרחים דו מיניים, ומסיימים את גידולם עם הופעת פרחי נקבה בלבד. לעומת זאת, בעזרת הכלאות וברורים, ניתן ליצור צמחים שהם נקביים ופרתנוקרפיים (פרחים שיוצרים פרי נטול זרעים). זנים אלה הם המקור למרבית המלפפונים שבשווקים. זני מלפפון רגילים או ישנים דורשים הפריה על ידי התערבות חרקים מאביקים. אלה מעבירים את האבקה מפרחי הזכר לפרחי הנקבה.
מנגד, הזנים הפרתנוקרפיים שהם מרבית הזנים החדשים, אינם זקוקים להפריה שעשויה לפגוע באיכות הפרי.
הזמן העובר מהזריעה לקטיף תלוי בעיקר בטמפרטורה של סביבת הצמח: בסביבה חמה הזמן בין זריעה לקטיף הוא כ-40 יום, ואילו בטמפרטורות קרות הוא יכול להגיע אף ליותר מ-80 יום.
ערכים תזונתיים.
אף על פי שהמלפפון נפוץ במטבח הישראלי, בציבור הרחב מקובל הדימוי שהמלפפון הוא ירק חסר ערך מבחינה בריאותית. דימוי זה הוא נכון שכן אמנם המלפפון מכיל ויטמינים ומינרלים, אך אנו לא יכולים לקבל את כל הוויטמינים והמינרלים האלה, בעקבות מבנה מערכת העיכול שלנו. אנו לא יכולים לעכל סיבים תזונתיים ולכן לא יכולים ליהנות מכל הוויטמינים שיש בירק הזה. מלפפון טרי הוא מקור טוב לאשלגן, ומכיל אנטי אוקסידנטים.
כמו בירקות רבים אחרים, גם במלפפון יש אחוז גבוה של מים (כ-95%) ורוב הערכים התזונתיים מרוכזים בקליפתו.