和赵丽颖长得很像的人:什么叫巴斯德效应???

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/05/04 06:55:25
请说明具体的概念……

法国微生物学家、化学家巴斯德,在研究酵母菌的乙醇发酵时最早发现;在无氧条件下,以葡萄糖为原料进行乙醇发酵时,只有少量酵母菌产生,却消耗大量的糖,每形成一份酵母菌消耗60~80份(重量比)的糖。而在有氧条件下,酵母菌细胞可进行有氧呼吸,酵母菌旺盛增殖,但其发酵特性则不明显,每生产一份酵母菌只用去4~10份糖,即单位时间内糖消耗速度减慢,乙醇产量显著下降。这种有氧呼吸抑制发酵的现象,后人称之为巴斯德效应。巴斯德效应不仅存在于酵母菌中,而且几乎在所有兼性微生物中都有。

长期以来,人们对巴斯德效应的机理曾作过大量的研究,提出过不少设想,但都不够完善。近年来由于提出腺苷酸比值(ATP/ADP)对糖酵解途径中的关键酶有调节作用,特别是对磷酸果糖激酶(PFK)的别构调节是控制糖酵解与有氧呼吸速度的决定因素,从而认为巴斯德效应主要是代谢调节的结果。

1 腺苷酸比值对糖酵解的影响

酵母菌是兼性厌氧菌,在无氧条件下,通过糖酵解(EMP)途径进行葡萄糖的乙醇发酵。在糖酵解途径中,已糖激酶(HK),磷酸果糖激酶(PFK)和丙酮酸激酶(PK)是3个关键酶,调节这些酶的活性可以影响糖酵解速度。

目前已知ATP对磷酸果糖激酶的活性有抑制作用,而ADP对磷酸果糖激酶和已糖激酶的活性有激活作用。在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量的ADP和无机磷进入线粒体,通过氧化磷酸化反应,转变成ATP,ATP透过线粒体,使细胞质中ATP/ADP比值增高。由于ATP增多和ADP减少,抑制了磷酸果糖激酶的活性,从而抑制了糖酵解的速度。

2 无机磷和柠檬酸对糖酵解的影响

除了ATP之外,柠檬酸、异柠檬酸对磷酸果糖激酶的活性有抑制作用,而无机磷则对磷酸果糖激酶和已糖激酶的活性均有激活作用。当在有氧条件下,无机磷和ADP进入线粒体形成了ATP,使细胞质中无机磷浓度降低。另一方面,酵母菌进行有氧呼吸,经三羧酸循环产生柠檬酸和异柠檬酸,使细胞中柠檬酸、异柠檬酸等抑制物增多。由于无机磷的减少和柠檬酸等物质的增多,也会抑制磷酸果糖激酶的活性,使糖酵解速度减慢。

3 NAD+和NADH对糖酵解的影响

现已知酵母菌的乙醇发酵速度还与糖酵解过程中NAD+和NADH的周转有关。当3-磷酸甘油醛脱氢时,NAD+被还原为NADH;而乙醛还原为乙醇时,NADH被氧化为NAD+。在无氧条件下,NAD+和NADH的周转比较快,因而糖酵解加速,糖的消耗也多。然而,在有氧条件下,糖酵解产生的NADH,不能用于还原乙醛,而是进入线粒体,通过呼吸链的氢传递和电子传递生成水,由于NAD+和NADH不能周转,发酵作用便受到抑制,糖酵解速度随之减慢。

4 6-磷酸葡萄糖对糖酵解的影响

酵母菌进行有氧呼吸时,造成ATP/ADP比值增高,以及柠檬酸增多和无机磷减少,致使磷酸果糖激酶活性下降,最终导致6-磷酸葡萄糖的积累。而过多的6-磷酸葡萄糖对已糖激酶有反馈抑制作用,使葡萄糖磷酸化减慢,进而也影响糖酵解速度。另外,由于葡萄糖不能继续转化成6-磷酸葡萄糖,结果又使酵母菌细胞中葡萄糖浓度升高,间接地降低了外界葡萄糖向酵母菌细胞内运输的速率,从而使酵母菌在有氧条件下对糖的消耗速度大大降低。

总之,酵母菌有氧呼吸会造成ATP/ADP比值增高,以及柠檬酸等物质的增多和无机磷的相对减少,最终抑制了磷酸果糖激酶的活性;同时有氧呼吸消耗NADH,使糖酵解过程中的NAD+和NADH不能发生周转,影响糖酵解速度,产生所谓有氧呼吸抑制发酵的巴斯德效应。

巴斯德效应(pastuer effect):法国科学家巴斯德发现酵母菌在无氧时进行生醇发酵;将其转移至有氧环境生醇发酵即被抑制,这种有氧氧化抑制生醇发酵的现象称为
巴斯德效应,此效应也存在人体组织中(例:肌肉组织)。

巴斯德效应

在微生物系列中,根据各种微生物与氧的关系,可分为好氧性微生物、厌氧性微生物和兼性微生物三种。用于发酵酒精的酵母菌就属于兼性微生物,即是在有氧情况下进行呼吸、在无氧情况下又能进行酒精发酵。所谓巴斯德效应,即呼吸抑制发酵的作用。

当酒精发酵中产生巴斯德效应时,就出现了呼吸抑制发酵的作用,即是说在有氧情况下,由于酵母细胞中酒化酶受到抑制,使酵母菌的耗糖速度减慢、发酵时间延长、酒精产量下降。其主要原因是由于发酵醪中糖同化后的代谢从无氧向有氧条件过渡时,酵母细胞中ATP(腺苷三磷酸)浓度增加,能荷提高。ATP能抑制发酵产生酒精的关键酶--磷酸果糖激酶的活性,降低了该酶对6-磷酸果糖的亲和力,提高了合成菌体的速度,并同时产生大量的能量。于是酒精发酵中产生了巴斯德效应。观察酵母产生巴斯德效应时,可采用如下配方的培养基进行测定。