酵母在细胞生物学研究中的应用

酵母在细胞生物学研究中的应用

摘要：细胞生物学(cell biology)是在显微、亚显微和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学。酵母是细胞生物学研究中的一种模型生物。酵母是一种单细胞真菌，在有氧和无氧环境下都能生存，属于兼性厌氧菌。目前已知有1000多种酵母。该文对近期酵母在细胞生物学研究中的应用做出综述，希望大家对此能有更多的了解。

关键词：酵母；模式生物；基因

生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象，此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。随着人类基因组计划的完成和后基因组研究时代的到来，模式生物研究策略得到了更加的重视。基因的结构和功能可以在其它合适的生物中去研究，同样人类的生理和病理过程也可以选择合适的生物来模拟。酵母作为模式生物的最好例子体现在那些通过连锁分析、定位克隆然后测序验证而获得的人类遗传性疾病相关基因的研究中，后者的核苷酸序列与酵母基因的同源性为其功能研究提供了极好的线索。近年来酵母的应用越来越广泛，本文对近期发现做出综述，以期大家收获更多。

1.酵母的特征

①多数酵母可以分离于富含糖类的环境中

②一些酵母在昆虫体内生活；

③酵母菌是单细胞真核微生物；

④比细菌的单细胞个体要大得多，一般为1-5微米或5-20微米；

⑤酵母菌无鞭毛，不能游动；

⑥酵母菌具有典型的真核细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等，有的还具有微体；

⑦大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。

2.酵母在生物信息上的作用

酵母作为高等真核生物特别是人类基因组研究的模式生物，其最直接的作用体现在生物信息学领域。当人们发现了一个功能未知的人类新基因时，可以迅速地到任何一个酵母基因数据库中检索与之同源的功能已知的酵母基因，并获得其功能方面的相关信息，从而加快对该人类基因的功能研究。研究发现，有许多涉及遗传性疾病的基因均与酵母基因具有很高的同源性，研究这些基因编码的蛋白质的生理功能以及它们与其它蛋白质之间的相互作用将有助于加深对这些遗传性疾病的了解。此外，人类许多重要的疾病，如早期糖尿病、小肠癌和

心脏疾病，均是多基因遗传性疾病，揭示涉及这些疾病的所有相关基因是一个困难而漫长的过程，酵母基因与人类多基因遗传性疾病相关基因之间的相似性将为我们提高诊断和治疗水平提供重要的帮助。

3.酵母基因的同源性

酵母作为模式生物的最好例子体现在那些通过连锁分析、定位克隆然后测序验证而获

得的人类遗传性疾病相关基因的研究中，后者的核苷酸序列与酵母基因的同源性为其功能

研究提供了极好的线索。例如，人类遗传性非息肉性小肠癌相关基因与酵母的MLH1、MSH2基因，运动失调性毛细血管扩张症相关基因与酵母的TEL1基因，布卢姆氏综合征相关基因

与酵母的SGS1基因，都有很高的同源性。遗传性非息肉性小肠癌基因在肿瘤细胞中表现出

核苷酸短重复顺序不稳定的细胞表型，而在该人类基因被克隆以前，研究工作者在酵母中

分离到具有相同表型的基因突变（msh2和mlh1突变）。受这个结果启发，人们推测小肠癌

基因是MSH2和MLH1的同源基因，而它们在核苷酸序列上的同源性则进一步证实了这一推测。布卢姆氏综合征是一种临床表现为性早熟的遗传性疾病，病人的细胞在体外培养时表

现出生命周期缩短的表型，而其相关基因则与酵母中编码蜗牛酶的SGS1基因具有很高的同

源性。与来自布卢姆氏综合征个体的培养细胞相似，SGS1基因突变的酵母细胞表现出显著

缩短的生命周期。Francoise等研究了170多个通过功能克隆得到的人类基因，发现它们中

有42%与酵母基因具有明显的同源性，这些人类基因的编码产物大部分与信号传导途径、膜运输或者DNA合成与修复有关，而那些与酵母基因没有明显同源性的人类基因主要编码一

些膜受体、血液或免疫系统组分，或人类特殊代谢途径中某些重要的酶和蛋白质。4.发酵工程

不具有发酵力的繁殖能力，供人类食用的干酵母粉或颗粒状产品。它可通过回收啤酒厂的酵母泥、或为了人类营养的要求专门培养并干燥而得。美国、日本及欧洲一些国家在普通的粮食制品如面包、蛋糕、饼干和烤饼中掺入5%左右的食用酵母粉以提高食品的营养价值。酵母自溶物可作为肉类、果酱、汤类、乳酪、面包类食品、蔬菜及调味料的添加剂；在婴儿食品、健康食品中作为食品营养强化剂。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸与味精配合可作为强化食品风味的添加剂。从酵母中提取的浓缩转化酶用作方蛋夹心巧克力的液化剂。从以乳清为原料生产的酵母中提取的乳糖酶，可用于牛奶加工以增加甜度，防止乳清浓缩液中乳糖的结晶，适应不耐乳糖症的消费者的需要。

5.结语

酵母已应用于发酵工程，单细胞真核生物的酵母菌具有比较完备的基因表达调控机制和对表达产物的加工修饰能力；酵母作为模式生物的作用不仅是在生物信息学方面的作用，酵母也为高等真核生物提供了一个可以检测的实验系统。酵母成为世界上研究最多的微生物之一，是当今生物技术产品研究开发的热点和现代生物技术发展、基因组研究的模式系统。酵母作为模式生物的研究还处于发展阶段，我们还需要通过大量的研究去了解酵母的应用技术。

参考文献

1)酵母菌的生长条件及化学组成 .

2)酿酒酵母的简介．

3)酵母产品的种类．

4)酿酒酵母基因组研.

5)酵母：一种模式生物 .

6)酵母菌的生殖方式解读 .

7)酵母抽提物的呈味作用原理．

8)甲基营养型酵母基因表达系统．

9)测定酵母菌所有基因的复制次数上限．

10)辛巴蓝F-3GA修饰的啤酒废酵母菌亲和吸附溶菌酶-分析化学-2011年第1期

11)酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽的研究-现代食品科技-2011年第1期

12)即食酵母粉对小鼠的免疫增强作用的研究-食品与发酵科技-2011年第1期