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酿酒酵母

来源：尚佳旅游分享网

酿酒酵母

酿酒酵母（saccharomyces cerevisiae）又称麫包酵母或者出芽酵母。

形态及大小：是一种直径为5微米

所属分类

域：真核域(Eukarya)

界：真菌界(Fungi)

门：子囊菌门(Ascomycota)

纲：半子囊菌纲(Hemiascomycetes)

目：酵母目(Saccharomycetales)

科：酵母科(Saccharomycetaceae)

属：酵母属(Saccharomyces)

种：酿酒酵母(S. cerevisiae)

酿酒酵母介绍

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，又称麫包酵母或者出芽酵母。酿酒酵母是与人类关系最广泛的一种酵母，不仅因为传统上它用于制作面包和馒头等食品及酿酒，在现代分子和细胞生物学中用作真核模式生物，其作用相当于原核的模式生物大肠杆菌。酿酒酵母是发酵中最常用的生物种类。酿酒酵母的细胞为球形或者卵形，直径5–10 μm。其繁殖的方法为出芽生殖。

酵母生活史

酵母的细胞有两种生活形态，单倍体和二倍体。单倍体的生活史较简单，通过有丝分裂繁殖。在环境压力较大时通常则死亡。二倍体细胞（酵母的优势形态）也通过简单的有丝分裂繁殖，但在外界条件不佳时能够进入减数分裂，生成一系列单倍体的孢子。单倍体可以交配，重新形成二倍体。酵母有两种交配类型，称作a和α，是一种原始的性别分化，因此很有研究价值。

酿酒酵母基因组

酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物，测序工作于1996年完成。

酿酒酵母的基因组包含大约1200万碱基对，分成16组染色体，共有6275个基因，其中可能约有5800个真正具有功能。据估计其基因约有23%与人类同源。酵母基因组数据库包含有酵母基因组的详细注释(annotation)，是研究真核细胞遗传学和生理学的重要工具。另一个重要的酿酒酵母数据库[1]由慕尼黑蛋白质序列信息中心维护。

在科学中的作用

因为酿酒酵母与同为真核生物的动物和植物细胞具有很多相同的结构，又容易培养，酵母被用作研究真核生物的模式生物，也是目前被人们了解最多的生物之一。在人体中重要的蛋白质很多都是在酵母中先被发现其同源物的，其中包括有关细胞周期的蛋白、信号蛋白和蛋白质加工酶。

酿酒酵母也是制作培养基中常用成分酵母提取物的主要原料。

The budding yeast Saccharomyces cerevisiae is a unicellular organism of widely recognized biotechnological interest. It is used in a number of industrial fields such as baking, food manufacturing, brewing and in the production of chemicals and heterologous proteins. Moreover, it represents an important model organism in fundamental research.

In cells dividing by binary fission, cell division creates two cells of equal size. In the budding yeast S. cerevisiae the cell mass at division is unequally partitioned between a bigger, old parent cell (P) and a smaller, new daughter cell (D). After each yeast cell birth, the G1 phase begins and cell size exponentially increases up to a critical threshold required to pass Start and enter the budded phase. The Ps threshold value is modulated according to the genetic background, the genealogical age of the cell and the physiological growth conditions, being stable for a given status. A coordination mechanism between cell growth and cell division is required in order to maintain this cell size homeostasis. The development of mathematical models and their evaluation against experimental data could help understand population phenomena such as homeostasis.

酵母(yeast) 是一类单细胞低等真核生物, 它既具有类似原核生物的生长特性(易培养、繁殖快、

便于遗传操作等) , 又具有典型真核生物的分子和细胞生物学特性。酵母作为人类利用最早的微生物,

和人类的生活极其密切, 是酿造、食品、饲料等领域应用最广泛的工业微生物。酵母生物学研究的最显

著特点是基础理论研究与应用实践研究的内在统一, 酵母不仅是研究真核细胞各种生命过程的有用

模型和重要工具〔1〕, 而且也是外源真核生物基因表达的适宜宿主生物, 对现有工业酵母菌种遗传改良

和重组基因工程酵母生产外源蛋白显示出广阔的前景〔2〕。

酵母并非为一个严格的分类学概念, 它是一类单细胞世代较长的低等真核生物的统称。至少包括

80 个属, 600 个种, 10000 多个独立菌株。常将其分成3 大类〔3, 4〕:

(1) 酿酒酵母(S accha romy ces cerev isiae) , 又称面包酵母, 有真核生物中“大肠杆菌”的美名〔4〕, 主

要以发酵糖类产生乙醇和CO 2 为主要特征。一般人们讨论的酵母就是这一类酵母,

它们是工业酵母

应用中最重要的一类。(本文以下不特殊说明的酵母就指酿酒酵母)

(2) 粟酒裂殖酵母(S ch iz osaccha romy ces p om be) , 人们对其研究远远不及酿酒酵母, 其在分子及细胞生物学方面更加接近高等真核生物, 以无性裂殖为特征, 其单倍细胞仅有3 条染色体。

(3) 非常规酵母(Nonconven t ional yeast) , 除酿酒酵母和粟酒裂殖酵母外的酵母统称, 近年这一

类生物资源引起了人们的强烈兴趣, 它的一些菌种为条件性致病菌, 如Cand id a a lbicans (白假丝酵母, 即“白色念球菌”),引起人们兴趣的主要原因是非常规酵母在生物工程方面的应用前景很广阔,对Pichia pastoris (巴氏毕赤酵母,即甲醇酵母)、Kluveromy ces (克鲁维酵母)、Candida (假丝酵母)、

R a rrow ia 和H ansenu la 等属酵母的一些菌株已建成了基因表达系统, 其中尤以P ich ia p astoris 和

K luveromy ces L actis 较为重要。

2 酿酒酵母分子生物学

酿酒酵母的工业应用比较广泛, 历史悠久, 遗传背景清楚, 不产生有毒物质, 生物安全性好, 易于

X 收稿日期: 2001- 09- 15

作者简介: 宋宏新(1959- ) , 男, 陕西兴平人, 副教授, 研究方向: 生物化学与分子生物学

推广应用, 现已成为分子生物学研究最重要的工具和模型。

2. 1 基因组〔6〕

酵母细胞核内有16 条染色体, 基因组为12052kb, 核外线粒体m tDNA 为长约25Lm (约75kb) 的双链环状分子, 常见内源质粒为2L双链环状DNA (6kb, 周长约2Lm ) , 每个单倍体基因组含质粒60

～ 100 个拷贝。

酵母基因组作为最简单、唯一最早完成全部基因组测序的真核生物, 具有里程牌的意义, 为人类基因组计划(HGP ) 的实施和完成奠定了坚实的理论、工具和方法学基础, 1996 年1 月建立了EU RO FAN (Eu ropean Funct ionalA nalysisN etwo rk) , 系统地分析酵母的新基因功能, 酵母基因组有

关资料参见: (1) 酿酒酵母基因组数据库(h t tp: öögenome- www. stanfo rd. eduöS accharomye) ; (2)

慕尼黑蛋白质序列信息中心(h t tp: öö speedy. M ip s. b iochem. mpg. deöm ip söYeastö) ; (3) 酵母蛋白质

数据库(h t tp: ööWWW. P ro teome. comöYed home. h tm l)。

酵母基因组与高等真核生物基因组相比, 最突出的特点是其紧密性(compactness) , 共有6138个ORF s, 编码蛋白质的基因预计共有5800 个, 约有6%～7% 为不编码蛋白质的基因。

2. 2 染色体结构功能序列及人工染色体——YAC〔7〕

酵母细胞染色体在有丝分裂或减数分裂期间能高度有序地传递给子细胞, 已知有3 种结构成分对染色体有效、稳定遗传是必需的:

(1) ARS (autonomou sly rep licat ing sequence 自主复制序列) , 染色体自主复制序列, 是从酵母中克隆的真核细胞DNA 复制起点序列。酵母每条染色体由多个复制子组成, 复制子平均长度为36kb,

整个基因组约由400 多个复制子组成。

(2) CEN (cen t romere sequence 着丝粒序列) , 着丝粒是真核细胞染色体在细胞分裂中精确分离

的必需结构, 每个染色体都具有一个着丝粒, 现已分离了多个CEN 序列, 其大小为900～ 600bp ,

CEN 不具有染色体专一性, 却具有种属专一性。

(3) TEL ( telomeric sequences 端粒顺序) , 线性染色体DNA 保持复制稳定性所必

须的端粒顺

序, 为富含TG 的长约3000～ 4000bp 的序列, 酵母和四膜虫的TEL 基本相似, 可以通用。YAC (yeast

art if icial ch romo some 酵母人工染色体) 将上述酵母染色体3 种基本功能性成分及选择标记基因有效

组合构建了酵母人工染色体(M u rray, Szo stak 1983) , YAC 实际应用中都以穿梭载体的形式构建, 含

有pBR322 中的Amp r 和O ri, 酵母中常用的选择基因为TRP1,U RA 3 和SU P4, YAC 中的TEL 序

列也可来自四膜虫。YAC 承载的外源基因片段为200～ 1000bp。

2. 3 酵母基因表达特点〔5～ 9〕

酵母基因组虽小, 但其表达调控过程与其它真核生物相似, 酵母作为真核基因表达载体, 用于大

量生产外源蛋白质, 是真核生物基因表达研究的理想工具。

(1) 酵母的转录由3 种RNA 多聚酶催化, 编码RNA 聚合酶的基因与其它真核生物3 种RNA

聚合酶基因同源性很高。对酵母反式作用因子(转录因子)GAL 4、ADR1、PPR I 等研究, 发现绝大多数

酵母转录因子的特征激活结构域能促进哺乳动物细胞的基因转录, 然而若干哺乳动物转录因子的激

活结构域并不促进酵母基因的转录。

(2) 酵母Ê 类基因调控区的基本结构特点: 结构基因上游大约100bp 处含一个或多个TA TA 盒

作为核心启动子, 在位于Cap 位点上游几百bp 处是上游激活序列(UA S) ,UA S 结构和功能方面类

似于哺乳动物中的增强子, 转录总是在TA TA box 下游80～ 120bp 的特定位置开始。结构基因3′末

端有效的终止子终止转录。

(3) 酵母mRNA 具有典型的真核结构: 5′- 帽子, 3′- po lyA , 成熟的mRNA 以初级转录物经拼

接后成熟产生, 酵母只有很少的基因具有内含子, 且无操纵子结构。酵母基因的翻译效率受基因编码

序列上游DNA 序列的影响, 一般要求起始密码子A TG 前保留一段短的、不变的前

导序列, 它对转录

的起始并非必需, 但对mRNA 的高效翻译却相当重要。

第4 期宋宏新等: 酵母分子生物学理论及应用研究进展·79·

(4) 酵母作为真核生物的另一特征是能对翻译产生的前体蛋白质进行加工以产生功能性产物,

而且加工往往与分泌作用相偶联: a. 酵母表达载体构建中常用的分泌信号为酵母的M FA1前A一因子

前导序列(p rep ro- 2- facto r 或ppAf l) , 分泌表达多肽的分子量范围为24～ 842 个氨基酸, 一般不大

于30KD, 其它分泌信号有: 蔗糖酶信号肽、PH05 碱性碱酸酶信号序列、黑曲霉糖化酶信号序列, 酵母

不但能利用自身的分泌信号(较多) , 也能利用异源的分泌信号; b. 酵母有与真核生物相似的表达蛋

白加工转运途径, 在分泌表达时, 能正确形成二硫键和糖基化加工, 外源蛋白在酵母中能发生N —C

和O —C 连接的两种不同糖基化, 每条糖侧链平均50～ 150 甘露糖残基, 即存在过度糖基化倾向, 且

有时在核心多糖末端存在A- 1. 3 糖链, 从而使得有的糖蛋白呈较高的抗原特性。

2. 4 酵母基因工程操作

1978 年H innen〔12〕等及B tggs〔13〕完成了外源DNA 引入酵母原生质体的实验, 酵母2L质粒及其

它载体也相继完善, 酵母转化技术有了突破, 酵母的分子克隆技术及分子遗传学也迅速深入发展。为

了克服大肠杆菌表达系统的缺点, 发展了酵母细胞表达系统, 它除了对其基础研究起了很大作用外,

也为基因工程药物和疫苗的产业化做出了巨大的贡献。现有许多关于细菌、真菌和高等动植物基因在

酵母中成功克隆和表达的报道, 其中有许多重要蛋白已经应用酵母工程菌进行生产。

2. 4. 1 酵母基因工程的载体系统〔1, 5, 8〕

酵母细胞中基因克隆和表达的载体一般有5 种类型(见表1)。

表1 酵母菌质粒特性

质粒大小

大肠杆菌

复制子

酵母菌

复制子

大肠杆菌

选择表型

酵母菌

选择表型

转化频率

LgDNA - 1

拷贝数ö

细胞

在非选择

培养基中

稳定性

YIp5 (整合型) 5541bp PMB1 无Ap r, Tetr U ra+ 1～ 100 1 很稳定

YRp 17 (复制型) 7002bp PMB1 ARS1 Ap r, Tetr T rp+ ,L eu+ 103～ 105 3～ 30 很不稳定

YEp13 (附加体型) 10. 7kb PMB1 2Lm Ap r, Tetr L eu+ 103～ 105 5～ 40 较稳定

YCp 19 (着丝粒型) 10. 1kb PMB1 ARS1 Ap r, Tetr T rp+ ,U ra+ 103～ 104 1 稳定

YLp21 (线性型) 55kb 无ARS1 无T rip, H is 102～ 104 5～ 30 很不稳定

其中以2L环为基础构建的YEP 最常用。

表达载体与克隆载体不同的是除复制子和选择基因外, 还需包含表达必须的DNA 区段: (1) 一

个或多个供插入外源蛋白质编码序列的限制性酶切位点; (2) 核心是其上有一个可调控转录表达的

酵母启动子; (3) 启动子下游是先导序列(和翻译效率有关) , A TG (起始密码) ; (4) 往往还含有编码

有用蛋白质结构域的序列: 信号肽序列, 核定位序列, 某种抗原表位或其它标签蛋白序列。

常用的酵母高效表达载体多是YEP 类型的质粒, 其中包含的酵母强启动子有PGAL I. (半乳糖激

酶启动子)、PPHO (碱性磷酸酶启动子)、PAPL I (乙醇脱氢酶启动子)、PPGK (3- 磷酸甘油酸激酶启动子)。

启动子上游往往包含了其上游激活位点(UA S 序列)。

可诱导启动子用于质粒编码蛋白的条件控制性表达, 特别是当某基因产物对宿主酵母有毒性时,

最好作诱导表达, 如PGAL I, 在培养基含有葡萄糖时, PGAL I转录活性低(每细胞少于1 个转录物) , 而在

以半乳糖为唯一碳源的培养基上时, PGAL I可大量转录。对于PPHO 5, 当培养基富含无机磷时, PPHO 5活性

很低, 当培养基缺乏无机磷时, 则可诱导PPHO5的转录活性。

组成型启动子中PADH1最常用, 也可用PPDK。随细胞所处的代谢状态(生长培养基) 的改变, 组成型

启动子的活性也可改变, 但这种活性的改变没有诱导的启动子那么剧烈。

2. 4. 2 酵母细胞的转化及筛选培养〔1, 5〕

构建好的载体质粒都要通过转化将外源DNA 导入宿主酵母细胞中, 再通过筛选操作分离得到

转化体。酵母转化系统的选择标记基因(M + ) 与相对应的突变基因(M - ) 的菌株配套使用, 不同选择

标记有不同的筛选方法(多为营养缺陷互补) , 转化方法可分以下两种。

(1) 完整细胞壁的酵母细胞的直接转化〔14〕: 最常用的转化方法是乙酸锂转化法, 操作快捷, 转化

·80· 西北轻工业学院学报第19 卷

效率高(可达105～ 106 转化体öLgDNA ) , 分为一般法和快速法两种。快速法省时实用, 转化频率却较

低。

在乙酸锂转化法中,L i+ 的最适浓度为100mmo löL , 受体酵母浓度为5×107 细胞öm L , pH 为

7. 0, 为维持高转化频率, 体系中需加聚乙二醇(PEG4000 或PEG3350) , 乙酸锂可用硫氰化锂代替。

(2) 酵母原生质体转化: 首先将酵母用酶法去壁成原生质体后再进行外源DNA 导入, 筛选出的

转化子再使细胞壁再生, 操作过程需将原生质体保持在一定合适渗透压的培养基中。操作步骤多而费

时, 原生质体非常脆弱, 不能直接筛选(药物) , 且原生质体可能融合产生多倍体细胞, 对依其表型筛选

造成困难, 而直接法就不存在这些问题。

酵母细胞亦可通过电脉冲穿孔法转化。在酵母转化过程中, 特别是使用乙酸锂方案时, 转化时添

加变性的单链相对高分子量单体DNA 对提高转化效率十分重要, 一般是将从鲑鱼睾丸制取的双链

DNA Ш 钠盐用TE 溶液溶解并经超声波处理成2～ 15kb (最好为平均7kb) 的片段, 在转化时同质粒

DNA 同时加入转化体系。

3 甲醇酵母表达系统

酿酒酵母作为一种基因工程表达系统存在一定的局限性: (1) 酿酒酵母是一种以发酵为主的酵

母, 多不适于高密度培养, 而大多数外源基因表达需要的是以好氧条件下的营养生长蛋白质合成为条

件, 用酿酒酵母系统表达外源基因很难达到很高的水平; (2) 酿酒酵母缺乏强有力的受严格调控的启

动子; (3) 酿酒酵母对外源基因表达产物的分泌不够理想; (4) 表达菌株不够稳定, 表达质粒易丢失,

此外在翻译后加工方面也与高等真生物有所不同。

3. 1 甲醇酵母表达系统的优点〔2, 9, 10〕

甲醇酵母(P ich ia p astoris) 的生物学特点: 甲醇代谢的第一步是甲醇在乙醇氧化酶(AOX) 作用

下被氧化成甲醛。调控AOX 的启动子是强启动子, 用来调控外导源蛋白质的表达, 在以葡萄糖或甘

油为碳源的培养基上生长时抑制转录, 而在以甲醇为唯一生长碳源时, 诱导基因转录, 常用的受体菌

为GS115, KM 71 和SMD1168, 都为组氨酸缺陷型。

甲醇酵母作为真核表达系统的优点: (1) 具有强有力的乙醇氧化酶基因(AOX I) 启动子, 可严格

调控外源蛋白的表达; (2) 可对表达的蛋白进行翻译后的加工和修饰, 糖基化程度低, 糖链长度平均

每条侧链为8～ 14 个甘露糖残基, 较之酿酒酵母50～ 150 甘露糖残基短得多, 核心多糖末端不存在a

- 1. 3 糖苷链; (3) 营养要求低, 生长快, 培养基廉价, 便于工业化生产; (4) 可高密度发酵培养, 表达

量高, 在发酵罐中细胞干重甚至可达120göL 以上, 许多蛋白可达到每升克以上水平; (6) 表达的蛋白

既可存在于胞内, 又可分泌至胞外, P ich ia 自身分泌的蛋白非常少, 十分有利于纯化。

3. 2 载体、转化及筛选〔15～ 17〕

P. pasteu r 质粒主要应用Y IP 整合性载体, 转化最常用的仍为乙酸锂法。其转化体筛选以H is,

U ra3 营养缺陷型筛选为主, 特征载体(PPTC3K, PPTC9K) 可用抗G418 筛选。典型的pasteu r 表达质粒

结构仍为穿梭性载体, 载体的一般结构为: (1) 5′AOX1, 含AOX1 启动子及调控序列, 同时也是载体

和宿主发生重组的位点; (2) MCS; (3) Sig 信号肽; (4) TT 转录终止和po lyA 序列; (5)

3′AOX1,

TT 下游区及同源重组位点; (6) 筛选标记及E. co li 中的克隆基因。

为了提高外源基因整合到基因组中的拷贝数, 常在表达质粒中串联几个“启动子+ 外源基因+ 转

录终止区”这样的表达单位, 一次整合, 即可有多个表达单位插入基因组。

4 研究及应用展望

4. 1 酵母(酿酒酵母) 作为一种模式生物是分子生物学研究的重要工具

(1) 在生物信息领域, 通过对酵母基因组数据库的检索、类比分析, 在人类基因组研究中已显示

出巨大潜力。在酵母中进行功能互补实验是一种研究人类基因功能的捷径, 为高等真核生物提供了一

个可以检测的实验系统, 酵母成为其它生物新基因的筛选工具。期望构建的酵母最小基因组将会更加

方便和有用〔6〕。

第4 期宋宏新等: 酵母分子生物学理论及应用研究进展·81·

(2) 以酵母为主的不断完善发展的分子生物技术已成为真核分子生物学研究的重要工具。主要

包括: 酵母单杂交系统(one- hyb rid System ) , 双杂交系统( two - hyb rid system ) , 逆向双杂交系统

( reverse two - hyb rid system ) , 三杂交系统( th ree- hyb rid system ) , 作为研究蛋白质(转录因子) 与

DNA , 蛋白质与蛋白质, 两个蛋白质与另外的蛋白、RNA 和小分子药物等相互作用重要的生物体内

试验方法以及筛选顺式作用元件等的重要工具。酵母的单倍体- 双倍体可控制生长和产子囊孢子生

长特性, 为遗传研究带来许多方便。

4. 2 酵母基因工程在食品和发酵工业中的应用

各种酵母在生产领域有着广泛的应用历史与前景。酵母作为各种特殊蛋白的表达系统, 在生产特

殊活性肽(疫苗、药物等) 方面已取得成功应用, 并且随着研究的深入还会得到更广泛的应用, 这里仅

对酵母基因工程在食品和发酵工业几个方面的应用作以简述〔3〕。

4. 2. 1 适用发酵广谱碳水化合物的酿酒酵母改良〔20, 21〕

国内外最早的研究都集中在对酿酒酵母利用淀粉、寡聚糖和糊精的分泌酶进行基因工程改良上,

最早被克隆并引入的是Saccharomyles diastat icu s (糖化酵母, 但不耐酒精) 的STA 1, STA 2 和

STA 3, 基因引进后以PGK 为启动子,ARS1 为复制子, 但2Lm 质粒存在稳定性不好的问题。Yocum

(1986) 将黑曲霉的葡糖淀粉酶(GA ) 基因通过Y IP 整合在酵母染色体上, 遗传稳定性及酶活能满足

生产要求, 存在问题是真菌糖化酶耐热, 不能为巴氏灭菌灭活。Sch iw an iomyces occiden tacis 的

GAM 1 基因整合剂ADH1 (乙醇脱氧酶) 在基因启动子下, 可达正常工艺要求, 生产出低糖(干) 啤酒。

分泌B- 葡聚糖酶可降低啤酒汁粘度, 改善过滤性能, 该酶基因来自木霉(T richoderma reesci) 的

EGL 1 或大麦, 分泌融合表达, 整合入PPGK1下可改善过滤, 不影响持泡特性。

4. 2. 2 啤酒酵母的双乙酰控制〔22〕

双乙酰作为啤酒成熟的主要标志, 它来自丙酮酸经A- 乙酰乳酸合成缬氨酸途径的副产物, A-

乙酰乳酸为双乙酰的主要前体。通过引入A- 乙酰乳酸脱酶(ALDC) 基因(来自醋酸杆菌或乳酸菌) 整

合到酵母的U RA 3 或rDNA 上,ALDC 则氧化A- 乙酰乳酸为3- 羟基丁酮, 从而达到降低双乙酰的

目的, 缩短后熟时间和对缬氨酸生物合成途径的基因( ILV ) 克隆和遗传操作使ILV 2 缺失, 且插入

ILV 3, 使酵母双乙酰产量明显降低。

啤酒酵母工艺性状是一个复杂的多基因群体作用, 对其联合综合改良, 是否会超出酵母的生理承

受极限, 搅乱其自身的遗传特性, 这将是“途径工程”面临的新挑战。

4. 2. 3 干酵母生产〔23, 24〕

酵母细胞营养丰富, 一直作为人类及其它动物重要的营养强化剂。按其应用主要分为食用营养酵

母(food yeast) 和饲用酵母(feed yeast) , 具有很大的市场发展空间。

酵母作为最重要的单细胞蛋白(SCP) 微生物, 应用基因工程, 改良酵母蛋白质也作了不少工作。

H inch liffe 等将编码治疗用的人血清血蛋白(HA S) 的基因包括其调控表达系统转化到啤酒酵母中,

在发酵后期分泌表达HA S, 可生产出富含HA S 的啤酒新品种, 也可生产含HA S 的食用优质蛋白酵

母; 也有人将鸡卵清蛋白基因转入酵母, 而生产大量含优质卵清蛋白的干酵母。

饲料酵母产量大, 近年在饲料酵母生产菌中引入植酸酶基因, 植酸酶可分解植酸(环己六醇六磷

酸) 为肌醇和磷酸, 将饲料中普遍存在的抗营养因子——植酸分解, 释放无机磷、铁、钙、锌等, 提高饲

料的矿质营养, 并改善动物消化道消化酶活性, 该酶已作为饲料业的高档添加剂。从黑曲霉

A spergillu s n iger 963 克隆核酸酶基因, 转化P ich ia 酵母, 可获得高产植酸酶(分泌) 酵母。

4. 3 食品安全性及食品级分子生物学操作系统

酵母基因工程发展前景十分看好, 在食品工业中, 它与医药工业有很大的不同, 食用

或饲用酵母

往往以菌体或产品中存留有菌体, 其食品安全性就是一个重要的问题, 国外只有有限的几种工程菌

(STA 2) 应用, 如英国的BA SSH 和NH IIBREAD 公司等, 我国还未见工业应用, 1999 年青岛啤酒集

团与中科院微生物所鉴定了“利用基因克隆技术构建青岛啤酒酵母工程菌”项目合作研究合同, 将填

补我国啤酒行业在分子生物学应用上的空白。

从食品安全性出发, 在研究中应用“食品级分子生物学操作系统”。“食品级”系统是do. VO S. W.

M 在1989 年研究食用乳酸菌时提出的, 其意义是能最大限度地应用于食品工业, 或产生用在食物中

·82· 西北轻工业学院学报第19 卷

的产物的系统, 其核心是建立和使用食品级的标记, 主要是以排除抗生素抗性基因做标记, 食品级标

记应可在食物中被人们接受, 应用范围广, 能稳定存在, 优势显著, 标记基因应当来自于有目的要进行

基因修饰的宿主, 达到自我克隆, 以营养缺陷互补作为最常用的标记。

What are yeast?

Yeast are unicellular fungi. The precise classification is a field that uses the characteristics of the cell, ascospore and colony. Physiological characteristics are also used to identify species. One of the more well known characteristics is the ability to ferment sugars for the production of ethanol. Budding yeast are true fungi of the phylum Ascomycetes, class Saccharomycetes (also called

Hemiascomycetes). The true yeast is separated into one main order Saccharomycetales.

Yeast are characterized by a wide dispersion of natural habitats. Common on plant leaves and flowers, soil and salt water. Yeast are also found on the skin surfaces and in the intestinal tracts of warm-blooded animals, where they may live symbiotically or as parasites. The common \"yeast infection\" is typically Candidiasis is caused by the yeast-like fungus Candida albicans. In addition to being the causative agent in vaginal yeast infections Candida is also a cause of diaper rash and thrush of the mouth and throat.

Yeast multiply as single cells that divide by budding (eg Saccharomyces) or direct division (fission, eg. Schizosaccharomyces), or they may grow as simple irregular filaments (mycelium). In sexual reproduction most yeast form asci, which contain up to eight haploid ascospores. These ascospores may fuse with adjoining nuclei and multiply through vegetative division or, as with certain yeast, fuse with

other ascospores.

The awsome power of yeast genetics is partially due to the ability to quickly map a phenotype producing gene to a region of the S. cerevisiae genome. For the past two decades S. cerevisiae has been the model system for much of molecular genetic research because the basic cellular mechanics of replication, recombination, cell division and metabolism are generally conserved between yeast and larger eukaryotes, including mammals.

The most well-known and commercially significant yeast are the related species and strains of Saccharomyces cerevisiae. These organisms have long been utilized to ferment the sugars of rice, wheat, barley, and corn to produce alcoholic beverages and in the baking industry to expand, or raise, dough. Saccharomyces cerevisiae is commonly used as baker's yeast and for some types of fermentation.

Yeast is often taken as a vitamin supplement because it is 50 percent protein and is a rich source of B vitamins such as niacin, folic acid, riboflavin, and biotin.

In brewing, Saccharomyces carlsbergensis, named after the Carlsberg Brewery in Copenhagen, where it was first isolated in pure culture by Dr. Emil Christian Hansen (1842-1909) in 1883, is used in the production of several types of beers including lagers. S. carlsbergensis is used for bottom fermentation. S. cerevisiae used for the production of ales and conducts top fermentation, in which the yeast rise to the surface of the brewing vessel. In modern brewing many of the original top fermentation strains have been modified to be bottom fermenters. Currently the S. carlsbergensis designation is not used, the S. cerevisiae classification is used

instead.

The yeast's function in baking is to ferment sugars present in the flour or added to the dough. This fermentation gives off carbon dioxide and ethanol. The carbon dioxide is trapped within tiny bubbles and results in the dough expanding, or rising. Sourdough bread, is not produced with baker's yeast, rather a combination of wild yeast (often Candida milleri) and an acid-generating bacteria (Lactobacillus sanfrancisco sp. nov). It has been reported that the ratio of wild yeast to bacteria in San Francisco sourdough cultures is about 1:100. The C. milleri strengthens the gluten and the L. sanfrancisco ferments the maltose. For more information about sourdough see rec.food.sourdough FAQ.

The fermentation of wine is initiated by naturally occurring yeast present in the vineyards. Many wineries still use natural strains, however many use modern methods of strain maintenance and isolation. The bubbles in sparkling wines is trapped carbon dioxide, the result of yeast fermenting sugars in the grape juice. One yeast cell can ferment approximately its own weight of glucose per hour. Under optimal conditions S. cerevisiae can produce up to 18 percent, by volume, ethanol with 15 to 16 percent being the norm. The sulfur dioxide present in commercially produced wine is actually added just after the grapes are crushed to kill the naturally present bacteria, mold, and yeast.

The yeastlike fungus, Candida albicans, is commonly found in the mouth, vagina, and intestinal tract. Candida is a normal inhabitant of humans and normally causes no ill effects. However, among infants and individuals with other

illness a variety of conditions can occur. Candidiasis of the mucous membranes of the mouth is known as thrush. Candidiasis of the vagina is called vaginitis. Candida also causes severe disease in persons with AIDS and chemotherapy patients.