酵母及其应用

1、【开拓创新 勤奋务实】,酵母及其应用,刘喜凤 生物医药部,1,2,酵母结构及功能介绍,酵母的应用,酵母有那些结构及各部分的功能是什么？,真核生物 凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物。 真菌 是不含叶绿体、化能有机营养、具有真正的细胞核、含有线粒体、以孢子进行繁殖、不运动的真核微生物。真菌包括酵母、霉菌和蕈（ xn ）菌。,酵母结构及功能介绍,酵母菌：指以芽殖为主并大多为单细胞的一类真菌。 特点： 1、个体一般以单细胞状态存在； 2、多数营出芽繁殖； 3、能发酵糖类产能； 4、细胞壁常含甘露聚糖； 5、常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境,酵母

2、菌的形态与大小,形态： 球形、卵形、圆筒形、柠檬形、尖形、三角形等 大小： 15530 mm,酵母菌的细胞结构,细胞壁,功能 维持细胞外形。 保护细胞免受机械损伤及渗透压损伤。 渗透屏障,结构 位于细胞膜外侧，紧贴细胞膜。 内层：葡聚糖，形成壁的刚性结构 中间层：蛋白质，与甘露聚糖共价结合形成复合物 外层：磷酸甘露聚糖，决定壁的多孔性,化学组成,葡聚糖 （glucan）3545% 甘露聚糖 （mannan） 4045% 蛋白质 510% 脂类物质 38% 磷酸盐 13% 几丁质 因种而异（裂殖酵母，无；酿酒酵母12%，假丝酵母2%）,细胞壁多糖的营养作用： 增强机体免疫力（免疫增强剂） 抗肿瘤

3、 抗病毒 抗辐射 吸附病原菌 吸附霉菌毒素,细胞膜,基本同细菌，但有的酵母菌如酿酒酵母中含有固醇类（甾醇）,这在原核生物是罕见的。 功能： 调节细胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障 细胞壁等大分子的生物合成和装配基地 部分酶的合成和作用场所,细胞核,位于细胞质中的由双层膜包围的内有染色体及核仁的球形体。 构造 核膜：其上有核孔 核仁：每个核内有一至几个，是核糖体RNA的合成位点 染色质 ：是存在与细胞核中的一种嗜碱性很强的物质。 功能:携带遗传信息，控制细胞的增殖和代谢。,染色体,染色质的化学组成： 成分 DNA RNA 组蛋白 非组蛋白 比例 1 很少 1 很少 染色体 Chromosome ：

4、 在细胞分裂期间，由染色质丝经盘曲、折叠、浓缩后，变成在光学显微镜下可见 的棒状结构。,细胞质和细胞器,细胞质 位于细胞膜和核膜间的透明、粘稠、不断流动并充满各种细胞器的溶胶，由细胞基质和细胞器组成。 细胞基质cytomatrix ：真核细胞中，除可分辩的细胞器以外的胶体状溶液。 细胞器cell organelle：膜所包围的，行一定生理功能的小体。,线粒体,1.一种半自主的细胞器，呈球形或棒状, 0.3-10.53um，分散在细胞质中。 双层单位膜包围的 细胞器；其中含脂类、蛋白质、少量RNA和环状DNA。 2.其DNA可自主复制，不受核DNA控制。决定线粒体的某些遗传性状。 3.生物氧化中

5、心、能量转换的基地,线粒体的功能,外膜：含磷脂代谢的酶 内膜和嵴：呼吸链组分，ATP合成酶、 琥珀酸脱氢酶等。 膜间腔：腺苷酸激酶、磷酸腺苷酸激酶 嵴间腔：TCA循环的酶等,构造 外膜、内膜、嵴、膜间腔、嵴间腔,内质网 ： 是存在于细胞质中的、由膜构成的、呈游离或广泛互相连续的囊泡状的结构。 种类: 粗糙型内质网 （rough ER） 光滑型内质网（smooth ER） 生理功能： 起物质传递的作用，另外还有合成脂类和脂蛋白，与出芽起始有关。,内质网,核糖体,位于游离的细胞质中或附着在内质网上。 化学组成：与细菌类似 结构：核糖体的沉降系数为80s，它由60s和40s的两个亚基组成。功能是按照

6、mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链。,高尔基体 (高尔基复合体),一种由若干平行堆叠的扁平膜囊(saccules)和大小不等的囊泡所组成的膜聚合体。 生理功能 对蛋白质起加工、浓缩、储藏及运输作用, 为合成新的壁和膜提供原材料。,液泡,存在于真菌和藻类等植物细胞中的一种由单位膜分隔的细胞器。一般呈球形，0.33um。 内含物质： 异染颗粒、肝糖粒、脂肪粒、 氨基酸、核酸酶、蛋白酶、脂酶、海藻糖等。 生理功能： 储藏营养物和水解酶类，与细胞质进行物质交换； 调节渗透压,海藻糖 海藻糖由两分子的吡喃葡萄糖单体以-1,1糖苷键连接而成 主要应用： 1：食品方面：改善食品风味、抗氧化、保鲜、延长保

7、藏期等。 2：生物工程方面：酶保护剂、医药药品的保存等。 3：农业领域：抗旱、抗寒植物、 4：其他方面：化妆品（保湿）等,其他结构,质粒 2 um质粒是一个环状、周长2 um的6kb双链DNA分子。可用于研究基因调控、染色体复制的理想系统，也可作为酵母菌转化的有效载体，并组建基因工程菌。 微丝 存在于部分酵母的细胞表面， 57100nm,由蛋白质组成。与酵母的凝聚性有关。（絮凝酵母） 荚膜物质 部分酵母由细胞内分泌出的粘性物质，主要成分为磷酸甘露聚糖、甘露聚糖、杂合多糖及鞘脂类等。,酵母菌的繁殖方式及生活史,无性繁殖-芽殖,成熟后，芽细胞和母细胞分离： 在母细胞上留下一个芽痕（bud scar

8、）； 在芽细胞上留下一个生痕或称蒂痕 （birth scar）。,无性繁殖-裂殖,裂殖酵母属 类似与细菌的二分裂殖,横隔,无性繁殖-芽裂,首先以出芽的方式在母细胞上长出 一个芽,当芽长到一定大小后,在芽基处产生一横隔,将母细胞与子细胞分开,形成独立的细胞. 类酵母属(Saccharomycodes)、拿逊酵母属(Nadsonia） 和瓶形酵母属（pityrosporum）,酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖：,1. 两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触；,2. 接触处细胞壁消失，质配；,3. 核配，形成二倍体核的接合子：,A、以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活； 下次有性繁

9、殖前进行减数分裂。,B、进行减数分裂，形成4个或8个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。,有性繁殖产子囊孢子,子囊孢子的形状,帽子型,肾型,针型,球型,酵母子囊孢子的主要形状 球 形 酿酒酵母属 半球形 毕赤氏酵母属 半月形、肾脏形 多孢克鲁维酵母 土星形 土星汉逊酵母 长方形 长孢娄德氏酵母 球形棘面，油滴 汉逊得巴利酵母 球形棘面 拿逊酵母属 针形，棍棒状子囊 梅奇酵母属,各类酿酒酵母产子囊孢子能力,酵母菌的生活史,生活史又称生命周期： 指上一代生物个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程。,营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在 典型代表：酿

10、酒酵母,特点：（1）一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖 （2）营养体既能以单倍体（n）形式存在， 也能以二倍体（2n）形式存在 （3）在特定的条件下进行有性繁殖,酵母生活史按其单倍体生长时间的长短分三类：,S.cerevisiae（酿酒酵母）的生活史,2. 营养体只能以单倍体形式存在 （核配后立即进行减数分裂）,典型代表：八孢裂殖酵母 特点：（1）营养细胞为单倍体 （2）无性繁殖为裂殖 （3）二倍体细胞不能独立生活，故此期极短,Schizosaccharomyces octosporus （八孢裂殖酵母）的生活史,3. 营养体只能以二倍体形式存在 （核配后不立即进行减数分裂） 典型代表：路德

11、类酵母,特点：（1）营养体为二倍体，不断进行芽殖，此阶段较长 （2）单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合 （3）单倍体阶段仅以子囊孢子的形式存在，不能进行独立生活,（路德类酵母Saccharomycodes ludwigii）的生活史,酵母菌的培养特征,1.酿酒酵母 2.产肮假丝酵母 3.出芽短梗霉 4.多孢丝抱酵母 5.荚复膜孢酵母 6.解脂复膜孢酵母 7.季也蒙有孢汉逊酵母 8.碎囊汉逊酵母 9.卡氏酵母 10.鲁氏酵母 11.深红酵母 12.玫红法佛酵母 13.大型罗伦隐球酵母 14.美极梅奇酵母 15.浅红酵母,酵母菌的简捷分类,酵母菌的分类,酵母菌和细菌的比较,六. 工业上常见常用的酵母

12、,Saccharomyces cerevisiae 酿酒酵母 Saccharomyces carlsbergensis 卡尔斯伯酵母 Hansenula anomala 异常汉逊氏酵母 Schizosaccharomyces pombe 粟酒裂殖酵母 Rhodotorula glutinis 粘红酵母粉红变种Candida tropicalis 热带假丝酵母 Candida utilis 产朊假丝酵母 Candida lipolytica 解脂假丝酵母 Nematospora gossypii 棉病针孔酵母 Geotrichum candidum 白地霉,酵母在那些方面有应用？,食品方面,食用

13、酵母一般是指用发酵法生产的供人类食用或食品加工用的活性酵母制品。产品含有丰富的蛋白质、B 族维生素、脂肪、核酸、固醇和多种酶类等物质，同时又具有将糖类发酵产生酒精和CO2的特性。 从酵母所含的蛋白质量来衡量，它高于大豆，为瘦猪肉、牛肉、鱼类鸡蛋的2 倍多。 酵母抽提物（yeast extract ) ，又称为酵母浸出物。它是将具有活性的酵母细胞经过加工得到，是酵母细胞内物质的浓缩物，产品本身已不具备发酵活性。国内酵母抽提物的商品名称有酵母精、酵母味素和酵母调味料等。,在食品方面酿酒、酿造、蒸馒头、制作面包油条、生产调味品等,医药方面,锌酵母、硒酵母、铬酵母等特种酵母制品，补充不同人群微量元素的

14、不足预防一些特殊病症的发生。如含硒酵母用于治疗克山病和大骨节病，并有一定的防止细胞衰老的作用；含铬酵母可用于治疗糖尿病等。,在医药方面生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素C、B族维生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。,在饲料方面,优质的单细胞蛋白饲料：SCP 饲料酶添加剂:蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、植酸酶等 酵母作为益生素：酵母培养物（通常以活细胞存在） 酵母细胞壁：葡聚糖、甘露聚糖等。 有机微量元素：硒酵母、铬酵母等。 其他：阿氏假囊酵母生产VB12、卡尔斯伯酵母生产VD的生产等。,酵母的生理功能,在化妆品方面,葡聚糖、细胞壁多糖应用到洗发香波、防晒霜、面膜等产品中 酵母提取物 酵母 提取海藻

15、糖制作面膜等。,在工业方面,使石油脱腊、以石油为原料生产柠檬酸等。 酿造和生物能源 酶制剂生产,在生物工程方面,提供原料如酵母浸粉，酵母蛋白胨等。 作为基因工程的受体菌。如酿酒酵母，毕赤酵母作为成熟的模式菌，已经在生物工程领域广泛应用。利用酵母表达外源蛋白已经成功的得到工业化应用（如抗血栓凝聚素、植酸酶基因在毕赤酵母中的表达，纤维素酶在酵母中的表达等。）,Eg.,在食品方面酿酒、制作面包油条、生产调味品等。 在医药方面生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素C、B族维生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。 在化妆品方面保湿、防紫外线、抗氧化等功效 在化工方面使石油脱腊、以石油为原料生产柠檬酸等。 在农业方面生产饲料（例如单细胞蛋白SCP）。 在生物工程方面作为基因工程的受体菌。,总结酵母的应用,当然有些酵母菌具有危害性,有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。,Eg.白假丝酵母（Can