Pärmseened

**Pärmseened** ehk **pärmid** on päristuumsed mikroorganismid, mis kuuluvad seeneriiki. Sõnaga "pärm" seostatakse tavaliselt pagaripärmi ehk leiva-pärmkottseent ehk *[[Saccharomyces cerevisiae]]*'t. Tegelikult on olemas väga erinevaid pärmseeni ning neid on tänapäevaks avastatud umbes 1500 liiki.

Nende raku diameeter võib olla 3–40 µm, paljunemisviisiks võib olla pooldumine või pungumine ning esineb nii haploidseid kui ka diploidseid paardumistüüpe. Tavaliselt on pärmid ainurakseid, kuid teatud tüved võivad muututa hulkrakseteks.

## Klassifikatsioon

Pärmseente liike leidub kahes seenteriigi hõimkonnas. Nendeks on kottseened (*[[Ascomycota]]*) ja kandseened (*[[Basidiomycota]]*). Järgnevalt on välja toodud tuntuimate pärmiliikide asukohad fülogeneesipuul.
:Riik: seened (*Fungi*)
::**hõimkond ''[[Ascomycota]]***; Kottseened
:::alamhõimk. *Saccharomycotina*
::::klass *Saccharomycetes*; Pärmkottseened
:::::alamklass *Saccharomycetidae*
::::::selts *Saccharomycetales*; Pärmkottseenelaadsed
:::::::suguk. *Debaryomycetaceae*
:::::::suguk. *Dipodascaceae*; Hiidkotilised
:::::::suguk. *Endomycetaceae*
:::::::suguk. *Eremotheciaceae*
:::::::suguk. *Lipomycetaceae*
:::::::suguk. *Metschnikowiaceae*; [[Pärmikulised]]
:::::::suguk. *Pichiaceae*
:::::::suguk. *Saccharomycetaceae*; [[Pärmkottseenelised]]
:::::::::liik *Saccharomyces cerevisiae*; Pagaripärm
::::::::perek. *Candida*
:::::::::liik *Candida krusei*
:::::::::liik *Candida lambica*
:::::::::liik *Candida tropicalis*
:::::::::liik *Candida utilis*
::::::::suguk. *Saccharomycodaceae*
::::::::suguk. *Saccharomycopsidaceae*
::::::::suguk. *Trichomonascaceae*
::*'hõimkond *[[Basidiomycota]]**'; [[Kandseened]]
:::alamhõimk. *Agaricomycotina*
::::klass *Tremellomycetes*; [[Kõhrikseened]]
:::::[[Incertae sedis|määratlemata paigutusega]] alamklass
::::::selts *Tremellales*; [[Kõhrikulaadsed]]
::::::: suguk. *Tremellaceae*; [[Kõhrikulised]]
::::::::perek. *Filobasidiella*
:::alamhõimkond *Pucciniomycotina*
:::alamhõimkond *Ustilaginomycotina*

== Ajalugu ==


[[Vana-Egiptus]]est on leitud 4000 aasta vanuseid küpsetuskambreid, mis olid mõeldud pärmitaina küpsetamiseks, ja ka pilte samast ajast päris pagaritöökodadest ja õllepruulimistest.

1680. aastal nägi [[Antoni van Leeuwenhoek]] esimest korda pärmi läbi [[mikroskoop|mikroskoobi]]. Tollal aga ei tunnustatud nähtut [[elusorganism]]iks, vaid hoopis kerajaks struktuuriks.

1857. aastal tõestas [[Louis Pasteur]], et käärimisel tekkivat alkoholi põhjustavad elusad pärmid, mitte keemilised reaktsioonid. Ta näitas, et hapniku lisamisel õlu virdesse pärmide kasvamise osakaal suurenes, aga [[käärimine]] oli pärsitud. Seda nähtust hakati nimetama [[Pasteuri efekt]]iks.

== Toitumine ==

Pärmid on [[kemoorganotroof]]id. See tähendab, et nende põhiline energiaallikas on keemiline (kemo-) ja [[oksüdeeritava]] aine ehk [[elektroni doonor]]i loomus on orgaaniline (-organo). Süsinikuallikaks on enamjaolt [[glükoos]] ja [[fruktoos]] või [[sahharoos]] ja [[maltoos]]. Pärmid on [[fakultatiivsed anaeroobid]] st on võimelised tootma energiat nii hapnikuga kui ka ilma.

=== Etanoolkäärimine ===

1 moolist ([[molaarsus]]) glükoosist moodustub 2 mooli [[püruvaat]]i, mis [[dekarboksüülitakse]] [[püruvaadi dekarboksülaas]]iga 2 mooliks [[atseetaldehüüd]]iks ja 2 mooliks [[süsihappegaas]]iks. Atseetaldehüüd redutseeritakse [[NADH]] reoksüdatsiooniga [[etanool]]iks. Seega on pärmide etanoolkäärimise saadusteks etanool ja süsihappegaas. Etanoolkäärimises moodustub kõrvalsaadusena alati ka [[glütserool]]i.

1 moolist glükoosist või fruktoosist (180 g) moodustub maksimaalselt 2 mooli etanooli (2 x 46 = 92 g).
	
Glükoos = atsetaat + etanool + glütserool + süsihappegaas

== Söötmed ==


Söötmeks nimetatakse toitainete rikast ainest, kuhu pannakse teaduslikel eesmärkidel kasvama huvi pakkuvad mikroorganismid.

Erinevate pärmide kasvatamiseks mõeldud söötmete koostised on veidi erinevad. Erinevused tulenevad eelkõige pärmide erinevatest looduslikest kasvutingimustest ning organismi eripärasustest. Näiteks saab poolduva pärmi tüvesid kasvatada pagaripärmi kasvatamiseks mõeldud söötmetel, kuid siis on rakkude jagunemine aeglasem.

Pärmide söötmeid on kolme tüüpi. On rikas sööde, mis põhineb pärmiekstraktil, miinimumsööde ja spetsiifiline sööde.


=== Rikas sööde ===

Rikas sööde võimaldab pärmidel kasvada maksimaalse kasvukiirusega. Selle söötme põhikomponendiks on pärmiekstrakt ning süsiniku allikana kasutatakse [[fermenteeritav]]at glükoosi. [[Pärmiekstrakt]] sisaldab kasvuks vajaminevaid [[vitamiin]]e, [[mikroelement]]e, [[valk]]e ja [[süsivesikuid]]. Reeglina rikast söödet selektsioonil ei kasutata (v.a. mitokondriaalsete mutantide ja [[dominantsete]] [[selektsioonimarker]]ite korral).

[[YPD]] (*yeast extract peptone dextrose*) – pagaripärmi kasvatamiseks kasutatav rikas sööde. Nimetatakse ka pärmiekstrakt-peptoon söötmeks. See sööde sisaldab lisaks pärmiekstraktile ja glükoosile ka [[peptoon]]i. Peptoon on ensümaatiliselt töödeldud loomne valk, mis koosneb erinevatest [[aminohape]]test. Pärmid kasutavad seda kui orgaanilist lämmastikuallikat.

[[YES]] (*yeast extract with supplements*) – poolduva pärmi kasvatamiseks kasutatav rikas sööde. See sööde sisaldab pärmiekstrakti, glükoosi ning [[hädavajalikke aminohappeid]] ja nukleotiide ([[adeniin]], [[histidiin]], [[leutsiin]], [[uratsiil]], [[lüsiin]]).

Rikkas söötmes võib kasutada ka teisi süsinikuallikaid. Näiteks sööde, kuhu on süsiniku allikana lisatud mittefermenteeritavat glütserooli ([[YPG]]), võimaldab eristada [[rho]] ja [[pet mutant]]e [[metsiktüüpi tüved]]est.

=== Miinimumsööde ===

Pagaripärmi kasvatamisel kasutatavad miinimumsöötmed jagatakse [[sünteetiline miinimumsööde|sünteetiliseks miinimumsöötmeks]] (SD, *synthetic minimal medium*) ja sünteetiliseks täissöötmeks (SC, *synthetic complete medium*). [[Selektsioon]]il kasutatavale söötmele ei lisata neid nukleotiide ja/või aminohappeid, mille sünteesiks vajalike [[markergeen]]ide olemasolu soovitakse uurida.

SD sisaldab süsiniku allikana tavaliselt glükoosi ja lämmastiku allikana [[ammooniumsulfaat]]i. Veel lisatakse vitamiine, mikroelemente ja soolasid. SC-sööde on samasuguse koostisega kui SD, kuid sinna on lisatud ka kõik aminohapped (v.a. [[tsüsteiin]]) ning [[nukleotiid]]idest [[adeniinsulfaat]]i ja [[uratsiil]]i.

Poolduva pärmi kasvatamisel kasutatavat miinimumsöödet nimetatakse [[EMM]] (*Edinburgh minimal medium*). Selle koostises on [[kaalium-hüdrogen-ftalaat]], [[dinaatrum-vesinik-fosfaat]], [[ammooniumkloriid]], glükoos, soolad, mineraalid ja vitamiinid. Hädavajalikud aminohapped ja nukleotiidid lisatakse vastavalt tüve genotüübile ([[genotüüp]]).

=== Spetsiifilised söötmed ===

Spetsiifiliste söötmete alla liigitatakse näiteks [[sporulatsioonisööde]] ja [[indikaatorsööde|indikaatorsöötmed]].

Sporulatsioonisööde kujutab nälja tingimusi rakkudele. Toitainete puuduses läbivad diploidsed pärmirakud meioosi ning [[sporuleerumine|sporuleeruvad]] ([[spoor]] moodustades neli [[askospoor]]iga eoskoti ([[eoskott]]). Diploidsed pagaripärmi rakud sporuleeruvad, kui nad satuvad lämmastiku- ja fermenteeritava süsiniku nälga. Pagaripärmi sporulatsioonisööde sisaldab 10 korda vähem pärmiekstrakti ja 40 korda vähem glükoosi kui rikas sööde.

Indikaatorsöötmed võimaldavad kindlaks teha, kas antud tüvi on võimeline kasvama söötmesse lisatud suhkrul.

Maltoosi indikaatorsööde võimaldab vahet teha tüvedel, mis fermenteerivad või ei fermenteeri maltoosi. Selleks kasutatakse rikkas söötmes süsiniku allikana maltoosi ning lisatakse värvainet [[bromo-kresool-punakaslilla]] (*bromocresol purple*). Maltoosi fermenteerivad rakud muudavad söötme [[pH]]-d ning koloonia ümber tekib kollane rõngas. Sööde ise aga on punakasvioletse värvusega.

Galaktoosi indikaatorsööde võimaldab vahet teha tüvedel, mis on võimelised fermenteerima või ei ole võimelised fermenteerima galaktoosi. Et seda näha, lisatakse rikkasse söötmesse süsinikuallikana galaktoosi ning värvainet bromo-tümool-sinine (*bromothymol blue*). Galaktoosi fermenteeritavate kolooniate ümber tekib kollane rõngas. Sööde ise on sinise värvusega.

== Kasv ==

Pärmide [[temperatuuritaluvus]] on varieeruv, vahemikus −2 kuni +45 °C. Kõige soodsam temperatuur pagaripärmi jaoks on umbes 30 °C. Pärmid taluvad teatud tingimustel ka külmumist.

== Paardumistüübid ==


Pagaripärmi (*Saccharomyces cerevisiae*) haploidsed rakud võivad omada erinevaid paardumistüüpe: haploidsed paardumistüübid on paardumistüüp a ja paardumistüüp alfa, diploidne on paardumistüüp a/alfa.

[[Haploidsed]] rakud jagunevad mitootiliselt [[pungumine|pungumise]] teel. Kui erineva paardumistüübiga rakke koos kasvatada, siis nad paarduvad ning moodustavad diploidse raku (a/alfa). Tekkinud diploidne pärmirakk jaguneb samuti mitootiliselt pungumise teel. Erinevus haploidsetest rakkudest on, et see ei ole enam võimeline paarduma.

Kui diploidsed pärmirakud satuvad ebasoodsatesse kasvutingimustesse siis nad läbivad [[meioos]]i ning sporuleeruvad. [[Sporulatsioon]]i käigus moodustub [[eoskott]] ehk [[askus]], milles paikneb 4 haploidset [[kotteost]] ehk [[askospoor]]i. Haploidsed rakud ei ole võimelised jagunema meioosi teel ning sporuleeruma.

Mõni pärm, sealhulgas *Schizosaccharomyces pombe* paljuneb pungumise asemel pooldumise teel.

== Kasutusalad ==

Pärme kasutatakse alkohoolsete jookide, pärmitaina, ja [[B-vitamiin]]i-rikaste toidulisandite valmistamisel, ning isegi alternatiivse kütuse ja [[TNT]] tootmisel (pärm *Yarrowia lipolytica*). Teaduses kasutatakse pärme mudelorganismidena, et uurida geneetilisi ja ka pärmseentest põhjustatud haigusi.

=== Õlle pruulimine ===


[[Pinnapärmid]] ([[ale]]) ja [[põhjapärmid]] erinevad kääritamise kiiruse poolest.

Õlletegemisel kasutatakse toorainena teravilja ([[oder|otra]], [[mais]]i, [[nisu]], [[riisi]]), kvaliteetset vett, humalaid ja õllepärmi (*Saccharomycese* tüved).

Õlletegemise etapid:

Terade [[idandamine]] (odra linnastamine), mille käigus niisutatud terades aktiveerunud amolüütilised [[ensüüm]]id muudavad teratärklise kääritatavateks suhkruteks (maltoosiks, maltotrioosiks, dekstriinideks, glükoosiks). NB! Õllepärmid ise ei suuda tärklist hüdrolüüsida. Ka [[proteaas]]id aktiveeruvad ja valgud hüdrolüüsitakse aminohapeteks.

# [[Virre|Virde]] valmistamine. Virde temperatuuri tõstetakse järk-järgult. Kuna alfa- ja glükoamülaasil on erinevad T<sub>max</sub> väärtused, siis sellest kui kaua ja millisel temperatuuril virret hoitakse, sõltub see, kui palju moodustub virdesse maltoosi, maltotrioosi, pikemaid [[dekstriin]]e ja glükoosi. Nende hulgast sõltub omakorda valminud õlle maitsebukett.
# Virde keetmine, filtreerimine ja jahutamine. Keetmisel lisatakse [[humal]]aid. Humala [[parkained]] annavad maitset, sadestavad valke ja on [[Bakteritsiidsus|bakteritsiidsed]].
# Enne pärmi lisamist virret aereeritakse ehk õhustatakse, et lisatav pärm saaks hakata paljunema (toimub 3–4-kordne massi juurdekasv). Hapnik on vajalik ka membraansete [[steroolid]]e sünteesiks.
# [[Inokuleerimine]] pärmiga ja kääritamine (hapnikku enam ei anta!), mille käigus moodustub etanool ja süsihappegaas. Käärimistemperatuur on ligikaudu 12 kraadi. Käärimisel kasutatakse esmalt ära glükoos, sahharoos (lisatakse virdele suhkrusisalduse suurendamiseks) ja maltoos. Seejärel maltotrioos ja dekstriinid. Osa [[dekstriin]]e jääb kääritamata ja need on olulised õllevahu moodustumisel. Tänapäeval toimub kääritamine silinderkoonilistes tankides umbes 7 päeva, siis lastakse põhja kogunenud pärm välja ja samas tankis õlu laagerdub veel 3–4 päeva.
# Õlle filtreerimine läbi [[räniliivafilter|räniliivafiltrite]] ja [[pastöörimine]] umbes 60 kraadi juures.
# Õlle villimine ehk pudelisse panek.
NB! Vaadiõlut ei pastöörita!

Õlu võib tegemise käigus saastuda [[Piimhappebakterid|piimhappebakteritega]] *(Lactobacillus plantarum*, *Lactobacillus brevis*, *Pediococcus cerevisiae*), mis muudavad õlle limaseks ja hapuks (piimhape). Taluvad nii humalaid kui ka etanooli. [[Äädikhappebakterid]] (*Acetobacter*) saastavad hapnikuga kokkupuutumisel õlut ja rikuvad selle maitse (oksüdeerivad etanooli äädikhappeks).

Õhukindlalt villitud õlut saastavad anaeroobsed bakterid *Megaspaera cerevisiae* ja *Pectinatus cerevisiiphilus*, mis toodavad [[võihape]]t, [[äädikhape]]t, [[propioonhape]]t ja [[väävelvesinik]]ku, rikkudes õlle maitse. Kergemini saastub väikese alkoholisisaldusega õlu.

=== Pärmitaina valmistamine ===


Tavaliselt kasutatakse pärmitaina valmistamisel *S. cerevisiae*<nowiki/>'d, kuid harva kasutatakse veel lisaks *Saccharomyces exiguous*<nowiki/>'i ja *S. minor*<nowiki/>'it, mille metsiktüüpi esineb taimedel, puuviljadel ja teraviljadel. Käärimiseks vajaliku energia saamiseks kasutatakse suhkruid ning käärimisel tekkiv süsihappegaas kergitab tainast. Küpsetamisel pärm sureb ja tekitab tainasse õhutaskuid.

=== Glütserooli tootmine ===

Glütserooli tootmiseks kasutatakse [[osmotolerantsus|osmotolerantseid]] pärme nagu *Saccharomyces rouxii*, *Torulopsis magnolia* ja *Pichia farinose*. Glütserooli toodeti [[Saksamaa]]l pärmide abil [[esimene maailmasõda|esimese maailmasõja]] ajal, et saada toorainet ([[nitroglütseriin]]i) [[lõhkeainetetööstus]]ele. Seda toodeti õlletehastes ligikaudu 1000 [[tonn]]i kuus. Tänapäeval ei tasu glütserooli enam pärmidega toota. Glütserooli eraldamiseks kasutatakse [[halotolerantsus|halotolerantseid]] vetikaid, näiteks *Dunalliella*t, kellel on glütserool osmoprotektoriks.

=== Teadus ===

Kuna pärmid on päristuumsed (nagu inimesed), geneetiliselt manipuleeritavad ning suhteliselt kiire pooldumisega (umbes 90 minutit), on nad väga heaks [[mudelorganism]]iks [[rakubioloogia]]s ja [[geenitehnoloogia]]s. *S. cerevisiae* näitel saab uurida selliseid biomeditsiinilise tähtsusega protsesse nagu mitokondriaalset hingamist, rakkude vananemist ja jagunemist ning metaboolseid signaalradasid. Näiteks on *S. cerevsiae* peal uuritud [[Parkinsoni tõbi|Parkinsoni tõve]] tekke põhjuseid.

== Haigustekitajad pärmid ==

*Candida albicans*, *Cryptococcus neoformans*, *C. tropicalis*, *C. stellatoidea*, *C. glabrata*, *C. krusei*, *C. parapsilosis*, *C. guilliermondii*, *C. viswanathii*, *C. lusitaniae*, *Rhodotorula mucilaginosa*, *Candida glabrata*, *Torulopsis glabrata*, *C. pseudotropicalis''.

## Viited

## Välislingid

* "Vein ja õlu lõhnavad kärbeste pärast" ERR teadus, 10. oktoober 2014