酵母及其應用

1、【開拓創(chuàng)新 勤奮務實】,酵母及其應用,劉喜鳳 生物醫(yī)藥部,1,2,酵母結構及功能介紹,酵母的應用,酵母有那些結構及各部分的功能是什么？,真核生物 凡是細胞核具有核膜、能進行有絲分裂、細胞質中存在線粒體或同時存在葉綠體等細胞器的生物。 真菌 是不含葉綠體、化能有機營養(yǎng)、具有真正的細胞核、含有線粒體、以孢子進行繁殖、不運動的真核微生物。真菌包括酵母、霉菌和蕈（ xn ）菌。,酵母結構及功能介紹,酵母菌：指以芽殖為主并大多為單細胞的一類真菌。 特點： 1、個體一般以單細胞狀態(tài)存在； 2、多數(shù)營出芽繁殖； 3、能發(fā)酵糖類產能； 4、細胞壁常含甘露聚糖； 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 大小： 15530 mm,酵母菌的細胞結構,細胞壁,功能 維持細胞外形。 保護細胞免受機械損傷及滲透壓損傷。 滲透屏障,結構 位于細胞膜外側，緊貼細胞膜。 內層：葡聚糖，形成壁的剛性結構 中間層：蛋白質，與甘露聚糖共價結合形成復合物 外層：磷酸甘露聚糖，決定壁的多孔性,化學組成,葡聚糖 （glucan）3545% 甘露聚糖 （mannan） 4045% 蛋白質 510% 脂類物質 38% 磷酸鹽 13% 幾丁質 因種而異（裂殖酵母，無；釀酒酵母12%，假絲酵母2%）,細胞壁多糖的營養(yǎng)作用： 增強機體免疫力（免疫增強劑） 抗腫瘤

3、 抗病毒 抗輻射 吸附病原菌 吸附霉菌毒素,細胞膜,基本同細菌，但有的酵母菌如釀酒酵母中含有固醇類（甾醇）,這在原核生物是罕見的。 功能： 調節(jié)細胞外溶質運送到細胞內的滲透屏障 細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所,細胞核,位于細胞質中的由雙層膜包圍的內有染色體及核仁的球形體。 構造 核膜：其上有核孔 核仁：每個核內有一至幾個，是核糖體RNA的合成位點 染色質 ：是存在與細胞核中的一種嗜堿性很強的物質。 功能:攜帶遺傳信息，控制細胞的增殖和代謝。,染色體,染色質的化學組成： 成分 DNA RNA 組蛋白 非組蛋白 比例 1 很少 1 很少 染色體 Chromosome ：

4、 在細胞分裂期間，由染色質絲經盤曲、折疊、濃縮后，變成在光學顯微鏡下可見 的棒狀結構。,細胞質和細胞器,細胞質 位于細胞膜和核膜間的透明、粘稠、不斷流動并充滿各種細胞器的溶膠，由細胞基質和細胞器組成。 細胞基質cytomatrix ：真核細胞中，除可分辯的細胞器以外的膠體狀溶液。 細胞器cell organelle：膜所包圍的，行一定生理功能的小體。,線粒體,1.一種半自主的細胞器，呈球形或棒狀, 0.3-10.53um，分散在細胞質中。 雙層單位膜包圍的 細胞器；其中含脂類、蛋白質、少量RNA和環(huán)狀DNA。 2.其DNA可自主復制，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、能量轉換的基地,線粒體的功能,外膜：含磷脂代謝的酶 內膜和嵴：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,構造 外膜、內膜、嵴、膜間腔、嵴間腔,內質網 ： 是存在于細胞質中的、由膜構成的、呈游離或廣泛互相連續(xù)的囊泡狀的結構。 種類: 粗糙型內質網 （rough ER） 光滑型內質網（smooth ER） 生理功能： 起物質傳遞的作用，另外還有合成脂類和脂蛋白，與出芽起始有關。,內質網,核糖體,位于游離的細胞質中或附著在內質網上。 化學組成：與細菌類似 結構：核糖體的沉降系數(shù)為80s，它由60s和40s的兩個亞基組成。功能是按照

6、mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質多肽鏈。,高爾基體 (高爾基復合體),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 對蛋白質起加工、濃縮、儲藏及運輸作用, 為合成新的壁和膜提供原材料。,液泡,存在于真菌和藻類等植物細胞中的一種由單位膜分隔的細胞器。一般呈球形，0.33um。 內含物質： 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： 儲藏營養(yǎng)物和水解酶類，與細胞質進行物質交換； 調節(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 主要應用： 1：食品方面：改善食品風味、抗氧化、保鮮、延長保

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

8、）； 在芽細胞上留下一個生痕或稱蒂痕 （birth scar）。,無性繁殖-裂殖,裂殖酵母屬 類似與細菌的二分裂殖,橫隔,無性繁殖-芽裂,首先以出芽的方式在母細胞上長出 一個芽,當芽長到一定大小后,在芽基處產生一橫隔,將母細胞與子細胞分開,形成獨立的細胞. 類酵母屬(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行有性繁殖：,1. 兩個性別不同的單倍體細胞靠近，相互接觸；,2. 接觸處細胞壁消失，質配；,3. 核配，形成二倍體核的接合子：,A、以二倍體方式進行營養(yǎng)細胞生長繁殖，獨立生活； 下次有性繁

9、殖前進行減數(shù)分裂。,B、進行減數(shù)分裂，形成4個或8個子囊孢子，而原有的營養(yǎng)細胞就成為子囊。子囊孢子萌發(fā)形成單倍體營養(yǎng)細胞。,有性繁殖產子囊孢子,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 長方形 長孢婁德氏酵母 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,各類釀酒酵母產子囊孢子能力,酵母菌的生活史,生活史又稱生命周期： 指上一代生物個體經一系列生長、發(fā)育階段而產生下一代個體的全部過程。,營養(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：（1）一般情況下都以營養(yǎng)體狀態(tài)進行出芽繁殖 （2）營養(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）在特定的條件下進行有性繁殖,酵母生活史按其單倍體生長時間的長短分三類：,S.cerevisiae（釀酒酵母）的生活史,2. 營養(yǎng)體只能以單倍體形式存在 （核配后立即進行減數(shù)分裂）,典型代表：八孢裂殖酵母 特點：（1）營養(yǎng)細胞為單倍體 （2）無性繁殖為裂殖 （3）二倍體細胞不能獨立生活，故此期極短,Schizosaccharomyces octosporus （八孢裂殖酵母）的生活史,3. 營養(yǎng)體只能以二倍體形式存在 （核配后不立即進行減數(shù)分裂） 典型代表：路德

11、類酵母,特點：（1）營養(yǎng)體為二倍體，不斷進行芽殖，此階段較長 （2）單倍體的子囊孢子在子囊內發(fā)生接合 （3）單倍體階段僅以子囊孢子的形式存在，不能進行獨立生活,（路德類酵母Saccharomycodes ludwigii）的生活史,酵母菌的培養(yǎng)特征,1.釀酒酵母 2.產骯假絲酵母 3.出芽短梗霉 4.多孢絲抱酵母 5.莢復膜孢酵母 6.解脂復膜孢酵母 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,酵母菌的簡捷分類,酵母菌的分類,酵母菌和細菌的比較,六. 工業(yè)上常見常用的酵母

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用？,食品方面,食用

13、酵母一般是指用發(fā)酵法生產的供人類食用或食品加工用的活性酵母制品。產品含有豐富的蛋白質、B 族維生素、脂肪、核酸、固醇和多種酶類等物質，同時又具有將糖類發(fā)酵產生酒精和CO2的特性。 從酵母所含的蛋白質量來衡量，它高于大豆，為瘦豬肉、牛肉、魚類雞蛋的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胞經過加工得到，是酵母細胞內物質的濃縮物，產品本身已不具備發(fā)酵活性。國內酵母抽提物的商品名稱有酵母精、酵母味素和酵母調味料等。,在食品方面釀酒、釀造、蒸饅頭、制作面包油條、生產調味品等,醫(yī)藥方面,鋅酵母、硒酵母、鉻酵母等特種酵母制品，補充不同人群微量元素的

14、不足預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)藥方面生產酵母片、核糖核酸、核黃素、細胞色素C、B族維生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。,在飼料方面,優(yōu)質的單細胞蛋白飼料：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（通常以活細胞存在） 酵母細胞壁：葡聚糖、甘露聚糖等。 有機微量元素：硒酵母、鉻酵母等。 其他：阿氏假囊酵母生產VB12、卡爾斯伯酵母生產VD的生產等。,酵母的生理功能,在化妝品方面,葡聚糖、細胞壁多糖應用到洗發(fā)香波、防曬霜、面膜等產品中 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、以石油為原料生產檸檬酸等。 釀造和生物能源 酶制劑生產,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，已經在生物工程領域廣泛應用。利用酵母表達外源蛋白已經成功的得到工業(yè)化應用（如抗血栓凝聚素、植酸酶基因在畢赤酵母中的表達，纖維素酶在酵母中的表達等。）,Eg.,在食品方面釀酒、制作面包油條、生產調味品等。 在醫(yī)藥方面生產酵母片、核糖核酸、核黃素、細胞色素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、以石油為原料生產檸檬酸等。 在農業(yè)方面生產飼料（例如單細胞蛋白SCP）。 在生物工程方面作為基因工程的受體菌。,總結酵母的應用,當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