酵母及其應(yīng)用

1、【開(kāi)拓創(chuàng)新 勤奮務(wù)實(shí)】,酵母及其應(yīng)用,劉喜鳳 生物醫(yī)藥部,1,2,酵母結(jié)構(gòu)及功能介紹,酵母的應(yīng)用,酵母有那些結(jié)構(gòu)及各部分的功能是什么？,真核生物 凡是細(xì)胞核具有核膜、能進(jìn)行有絲分裂、細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在葉綠體等細(xì)胞器的生物。 真菌 是不含葉綠體、化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)、具有真正的細(xì)胞核、含有線粒體、以孢子進(jìn)行繁殖、不運(yùn)動(dòng)的真核微生物。真菌包括酵母、霉菌和蕈（ xn ）菌。,酵母結(jié)構(gòu)及功能介紹,酵母菌：指以芽殖為主并大多為單細(xì)胞的一類(lèi)真菌。 特點(diǎn)： 1、個(gè)體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在； 2、多數(shù)營(yíng)出芽繁殖； 3、能發(fā)酵糖類(lèi)產(chǎn)能； 4、細(xì)胞壁常含甘露聚糖； 5、常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境,酵母

2、菌的形態(tài)與大小,形態(tài)： 球形、卵形、圓筒形、檸檬形、尖形、三角形等 大?。?15530 mm,酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu),細(xì)胞壁,功能 維持細(xì)胞外形。 保護(hù)細(xì)胞免受機(jī)械損傷及滲透壓損傷。 滲透屏障,結(jié)構(gòu) 位于細(xì)胞膜外側(cè)，緊貼細(xì)胞膜。 內(nèi)層：葡聚糖，形成壁的剛性結(jié)構(gòu) 中間層：蛋白質(zhì)，與甘露聚糖共價(jià)結(jié)合形成復(fù)合物 外層：磷酸甘露聚糖，決定壁的多孔性,化學(xué)組成,葡聚糖 （glucan）3545% 甘露聚糖 （mannan） 4045% 蛋白質(zhì) 510% 脂類(lèi)物質(zhì) 38% 磷酸鹽 13% 幾丁質(zhì) 因種而異（裂殖酵母，無(wú)；釀酒酵母12%，假絲酵母2%）,細(xì)胞壁多糖的營(yíng)養(yǎng)作用： 增強(qiáng)機(jī)體免疫力（免疫增強(qiáng)劑） 抗腫瘤

3、 抗病毒 抗輻射 吸附病原菌 吸附霉菌毒素,細(xì)胞膜,基本同細(xì)菌，但有的酵母菌如釀酒酵母中含有固醇類(lèi)（甾醇）,這在原核生物是罕見(jiàn)的。 功能： 調(diào)節(jié)細(xì)胞外溶質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)的滲透屏障 細(xì)胞壁等大分子的生物合成和裝配基地 部分酶的合成和作用場(chǎng)所,細(xì)胞核,位于細(xì)胞質(zhì)中的由雙層膜包圍的內(nèi)有染色體及核仁的球形體。 構(gòu)造 核膜：其上有核孔 核仁：每個(gè)核內(nèi)有一至幾個(gè)，是核糖體RNA的合成位點(diǎn) 染色質(zhì) ：是存在與細(xì)胞核中的一種嗜堿性很強(qiáng)的物質(zhì)。 功能:攜帶遺傳信息，控制細(xì)胞的增殖和代謝。,染色體,染色質(zhì)的化學(xué)組成： 成分 DNA RNA 組蛋白 非組蛋白 比例 1 很少 1 很少 染色體 Chromosome ：

4、 在細(xì)胞分裂期間，由染色質(zhì)絲經(jīng)盤(pán)曲、折疊、濃縮后，變成在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn) 的棒狀結(jié)構(gòu)。,細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器,細(xì)胞質(zhì) 位于細(xì)胞膜和核膜間的透明、粘稠、不斷流動(dòng)并充滿各種細(xì)胞器的溶膠，由細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞器組成。 細(xì)胞基質(zhì)cytomatrix ：真核細(xì)胞中，除可分辯的細(xì)胞器以外的膠體狀溶液。 細(xì)胞器cell organelle：膜所包圍的，行一定生理功能的小體。,線粒體,1.一種半自主的細(xì)胞器，呈球形或棒狀, 0.3-10.53um，分散在細(xì)胞質(zhì)中。 雙層單位膜包圍的 細(xì)胞器；其中含脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、少量RNA和環(huán)狀DNA。 2.其DNA可自主復(fù)制，不受核DNA控制。決定線粒體的某些遺傳性狀。 3.生物氧化中

5、心、能量轉(zhuǎn)換的基地,線粒體的功能,外膜：含磷脂代謝的酶 內(nèi)膜和嵴：呼吸鏈組分，ATP合成酶、 琥珀酸脫氫酶等。 膜間腔：腺苷酸激酶、磷酸腺苷酸激酶 嵴間腔：TCA循環(huán)的酶等,構(gòu)造 外膜、內(nèi)膜、嵴、膜間腔、嵴間腔,內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ： 是存在于細(xì)胞質(zhì)中的、由膜構(gòu)成的、呈游離或廣泛互相連續(xù)的囊泡狀的結(jié)構(gòu)。 種類(lèi): 粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng) （rough ER） 光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth ER） 生理功能： 起物質(zhì)傳遞的作用，另外還有合成脂類(lèi)和脂蛋白，與出芽起始有關(guān)。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),核糖體,位于游離的細(xì)胞質(zhì)中或附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。 化學(xué)組成：與細(xì)菌類(lèi)似 結(jié)構(gòu)：核糖體的沉降系數(shù)為80s，它由60s和40s的兩個(gè)亞基組成。功能是按照

6、mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質(zhì)多肽鏈。,高爾基體 (高爾基復(fù)合體),一種由若干平行堆疊的扁平膜囊(saccules)和大小不等的囊泡所組成的膜聚合體。 生理功能 對(duì)蛋白質(zhì)起加工、濃縮、儲(chǔ)藏及運(yùn)輸作用, 為合成新的壁和膜提供原材料。,液泡,存在于真菌和藻類(lèi)等植物細(xì)胞中的一種由單位膜分隔的細(xì)胞器。一般呈球形，0.33um。 內(nèi)含物質(zhì)： 異染顆粒、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： 儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物和水解酶類(lèi)，與細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)交換； 調(diào)節(jié)滲透壓,海藻糖 海藻糖由兩分子的吡喃葡萄糖單體以-1,1糖苷鍵連接而成 主要應(yīng)用： 1：食品方面：改善食品風(fēng)味、抗氧化、保鮮、延長(zhǎng)保

7、藏期等。 2：生物工程方面：酶保護(hù)劑、醫(yī)藥藥品的保存等。 3：農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：抗旱、抗寒植物、 4：其他方面：化妝品（保濕）等,其他結(jié)構(gòu),質(zhì)粒 2 um質(zhì)粒是一個(gè)環(huán)狀、周長(zhǎng)2 um的6kb雙鏈DNA分子?？捎糜谘芯炕蛘{(diào)控、染色體復(fù)制的理想系統(tǒng)，也可作為酵母菌轉(zhuǎn)化的有效載體，并組建基因工程菌。 微絲 存在于部分酵母的細(xì)胞表面， 57100nm,由蛋白質(zhì)組成。與酵母的凝聚性有關(guān)。（絮凝酵母） 莢膜物質(zhì) 部分酵母由細(xì)胞內(nèi)分泌出的粘性物質(zhì)，主要成分為磷酸甘露聚糖、甘露聚糖、雜合多糖及鞘脂類(lèi)等。,酵母菌的繁殖方式及生活史,無(wú)性繁殖-芽殖,成熟后，芽細(xì)胞和母細(xì)胞分離： 在母細(xì)胞上留下一個(gè)芽痕（bud scar

8、）； 在芽細(xì)胞上留下一個(gè)生痕或稱蒂痕 （birth scar）。,無(wú)性繁殖-裂殖,裂殖酵母屬 類(lèi)似與細(xì)菌的二分裂殖,橫隔,無(wú)性繁殖-芽裂,首先以出芽的方式在母細(xì)胞上長(zhǎng)出 一個(gè)芽,當(dāng)芽長(zhǎng)到一定大小后,在芽基處產(chǎn)生一橫隔,將母細(xì)胞與子細(xì)胞分開(kāi),形成獨(dú)立的細(xì)胞. 類(lèi)酵母屬(Saccharomycodes)、拿遜酵母屬(Nadsonia） 和瓶形酵母屬（pityrosporum）,酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式進(jìn)行有性繁殖：,1. 兩個(gè)性別不同的單倍體細(xì)胞靠近，相互接觸；,2. 接觸處細(xì)胞壁消失，質(zhì)配；,3. 核配，形成二倍體核的接合子：,A、以二倍體方式進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖，獨(dú)立生活； 下次有性繁

9、殖前進(jìn)行減數(shù)分裂。,B、進(jìn)行減數(shù)分裂，形成4個(gè)或8個(gè)子囊孢子，而原有的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞就成為子囊。子囊孢子萌發(fā)形成單倍體營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。,有性繁殖產(chǎn)子囊孢子,子囊孢子的形狀,帽子型,腎型,針型,球型,酵母子囊孢子的主要形狀 球 形 釀酒酵母屬 半球形 畢赤氏酵母屬 半月形、腎臟形 多孢克魯維酵母 土星形 土星漢遜酵母 長(zhǎng)方形 長(zhǎng)孢婁德氏酵母 球形棘面，油滴 漢遜得巴利酵母 球形棘面 拿遜酵母屬 針形，棍棒狀子囊 梅奇酵母屬,各類(lèi)釀酒酵母產(chǎn)子囊孢子能力,酵母菌的生活史,生活史又稱生命周期： 指上一代生物個(gè)體經(jīng)一系列生長(zhǎng)、發(fā)育階段而產(chǎn)生下一代個(gè)體的全部過(guò)程。,營(yíng)養(yǎng)體既能以單倍體也能以二倍體形式存在 典型代表：釀

10、酒酵母,特點(diǎn)：（1）一般情況下都以營(yíng)養(yǎng)體狀態(tài)進(jìn)行出芽繁殖 （2）營(yíng)養(yǎng)體既能以單倍體（n）形式存在， 也能以二倍體（2n）形式存在 （3）在特定的條件下進(jìn)行有性繁殖,酵母生活史按其單倍體生長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短分三類(lèi)：,S.cerevisiae（釀酒酵母）的生活史,2. 營(yíng)養(yǎng)體只能以單倍體形式存在 （核配后立即進(jìn)行減數(shù)分裂）,典型代表：八孢裂殖酵母 特點(diǎn)：（1）營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞為單倍體 （2）無(wú)性繁殖為裂殖 （3）二倍體細(xì)胞不能獨(dú)立生活，故此期極短,Schizosaccharomyces octosporus （八孢裂殖酵母）的生活史,3. 營(yíng)養(yǎng)體只能以二倍體形式存在 （核配后不立即進(jìn)行減數(shù)分裂） 典型代表：路德

11、類(lèi)酵母,特點(diǎn)：（1）營(yíng)養(yǎng)體為二倍體，不斷進(jìn)行芽殖，此階段較長(zhǎng) （2）單倍體的子囊孢子在子囊內(nèi)發(fā)生接合 （3）單倍體階段僅以子囊孢子的形式存在，不能進(jìn)行獨(dú)立生活,（路德類(lèi)酵母Saccharomycodes ludwigii）的生活史,酵母菌的培養(yǎng)特征,1.釀酒酵母 2.產(chǎn)骯假絲酵母 3.出芽短梗霉 4.多孢絲抱酵母 5.莢復(fù)膜孢酵母 6.解脂復(fù)膜孢酵母 7.季也蒙有孢漢遜酵母 8.碎囊漢遜酵母 9.卡氏酵母 10.魯氏酵母 11.深紅酵母 12.玫紅法佛酵母 13.大型羅倫隱球酵母 14.美極梅奇酵母 15.淺紅酵母,酵母菌的簡(jiǎn)捷分類(lèi),酵母菌的分類(lèi),酵母菌和細(xì)菌的比較,六. 工業(yè)上常見(jiàn)常用的酵母

12、,Saccharomyces cerevisiae 釀酒酵母 Saccharomyces carlsbergensis 卡爾斯伯酵母 Hansenula anomala 異常漢遜氏酵母 Schizosaccharomyces pombe 粟酒裂殖酵母 Rhodotorula glutinis 粘紅酵母粉紅變種Candida tropicalis 熱帶假絲酵母 Candida utilis 產(chǎn)朊假絲酵母 Candida lipolytica 解脂假絲酵母 Nematospora gossypii 棉病針孔酵母 Geotrichum candidum 白地霉,酵母在那些方面有應(yīng)用？,食品方面,食用

13、酵母一般是指用發(fā)酵法生產(chǎn)的供人類(lèi)食用或食品加工用的活性酵母制品。產(chǎn)品含有豐富的蛋白質(zhì)、B 族維生素、脂肪、核酸、固醇和多種酶類(lèi)等物質(zhì)，同時(shí)又具有將糖類(lèi)發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2的特性。 從酵母所含的蛋白質(zhì)量來(lái)衡量，它高于大豆，為瘦豬肉、牛肉、魚(yú)類(lèi)雞蛋的2 倍多。 酵母抽提物（yeast extract ) ，又稱為酵母浸出物。它是將具有活性的酵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)加工得到，是酵母細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的濃縮物，產(chǎn)品本身已不具備發(fā)酵活性。國(guó)內(nèi)酵母抽提物的商品名稱有酵母精、酵母味素和酵母調(diào)味料等。,在食品方面釀酒、釀造、蒸饅頭、制作面包油條、生產(chǎn)調(diào)味品等,醫(yī)藥方面,鋅酵母、硒酵母、鉻酵母等特種酵母制品，補(bǔ)充不同人群微量元素的

14、不足預(yù)防一些特殊病癥的發(fā)生。如含硒酵母用于治療克山病和大骨節(jié)病，并有一定的防止細(xì)胞衰老的作用；含鉻酵母可用于治療糖尿病等。,在醫(yī)藥方面生產(chǎn)酵母片、核糖核酸、核黃素、細(xì)胞色素C、B族維生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。,在飼料方面,優(yōu)質(zhì)的單細(xì)胞蛋白飼料：SCP 飼料酶添加劑:蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、植酸酶等 酵母作為益生素：酵母培養(yǎng)物（通常以活細(xì)胞存在） 酵母細(xì)胞壁：葡聚糖、甘露聚糖等。 有機(jī)微量元素：硒酵母、鉻酵母等。 其他：阿氏假囊酵母生產(chǎn)VB12、卡爾斯伯酵母生產(chǎn)VD的生產(chǎn)等。,酵母的生理功能,在化妝品方面,葡聚糖、細(xì)胞壁多糖應(yīng)用到洗發(fā)香波、防曬霜、面膜等產(chǎn)品中 酵母提取物 酵母 提取海藻

15、糖制作面膜等。,在工業(yè)方面,使石油脫臘、以石油為原料生產(chǎn)檸檬酸等。 釀造和生物能源 酶制劑生產(chǎn),在生物工程方面,提供原料如酵母浸粉，酵母蛋白胨等。 作為基因工程的受體菌。如釀酒酵母，畢赤酵母作為成熟的模式菌，已經(jīng)在生物工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。利用酵母表達(dá)外源蛋白已經(jīng)成功的得到工業(yè)化應(yīng)用（如抗血栓凝聚素、植酸酶基因在畢赤酵母中的表達(dá)，纖維素酶在酵母中的表達(dá)等。）,Eg.,在食品方面釀酒、制作面包油條、生產(chǎn)調(diào)味品等。 在醫(yī)藥方面生產(chǎn)酵母片、核糖核酸、核黃素、細(xì)胞色素C、B族維生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。 在化妝品方面保濕、防紫外線、抗氧化等功效 在化工方面使石油脫臘、以石油為原料生產(chǎn)檸檬酸等。 在農(nóng)業(yè)方面生產(chǎn)飼料（例如單細(xì)胞蛋白SCP）。 在生物工程方面作為基因工程的受體菌。,總結(jié)酵母的應(yīng)用,當(dāng)然有些酵母菌具有危害性,有些酵母菌能引起皮膚、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。,Eg.白假絲酵母（Can