Эффект Пастера

Эффект Пастера описывает, как доступный кислород подавляет ферментацию этанола , заставляя дрожжи переключаться на аэробное дыхание для увеличения выработки энергоносителя аденозинтрифосфата (АТФ) . ^{[ 1 ]} В более общем смысле, в медицинской литературе эффект Пастера относится к тому, как клеточное присутствие кислорода вызывает в клетках снижение скорости гликолиза , а также подавление накопления лактата . Эффект проявляется в тканях животных, а также у микроорганизмов, принадлежащих к грибному царству . ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Открытие

Эффект был описан Луи Пастером в 1857 году в экспериментах, показавших, что аэрация дрожжевого бульона вызывает увеличение роста клеток, в то время как скорость ферментации снижается из-за снижения производства этанола. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Объяснение

Дрожжевые грибы, будучи факультативными анаэробами , могут производить энергию посредством ферментации этанола или аэробного дыхания. Когда концентрация O ₂ низкая, каждая из двух молекул пирувата , образующихся в результате гликолиза, ферментируется с образованием этанола и углекислого газа . Хотя на одну глюкозу вырабатывается только 2 АТФ, этот метод используется в анаэробных условиях, поскольку он окисляет НАДН, отправляющий электроны, в НАД. ⁺ для еще одного раунда гликолиза и ферментации этанола.

Если концентрация кислорода увеличивается, пируват вместо этого превращается в ацетил-КоА , используемый в цикле лимонной кислоты , и подвергается окислительному фосфорилированию . На глюкозу 10 НАДН и 2 ФАДН ₂ производятся при клеточном дыхании для значительной перекачки протонов для создания протонного градиента, используемого АТФ-синтазой . Хотя точный выход АТФ варьируется в зависимости от таких факторов, как общий электрохимический градиент, аэробное дыхание производит гораздо больше АТФ, чем анаэробный процесс ферментации этанола. Увеличение АТФ и цитрата в результате аэробного дыхания аллостерически ингибируют фермент гликолиза фосфофруктокиназу 1, поскольку для производства того же количества АТФ требуется меньше пирувата.

Несмотря на этот энергичный стимул, Розарио Лагунас показала, что дрожжи продолжают частично ферментировать имеющуюся глюкозу в этанол по многим причинам. ^{[ 1 ]} Во-первых, метаболизм глюкозы происходит быстрее за счет ферментации этанола, поскольку в ней участвует меньше ферментов и ограничиваются все реакции цитоплазмы . Во-вторых, этанол обладает бактерицидной активностью, вызывая повреждение клеточной мембраны и денатурацию белков , что позволяет дрожжевым грибам конкурировать с бактериями окружающей среды за ресурсы. ^{[ 6 ]} В-третьих, частичная ферментация может быть защитным механизмом против конкурентов из окружающей среды, которые истощают весь кислород быстрее, чем регуляторная система дрожжей успевает полностью переключиться с аэробного дыхания на ферментацию этанола.

Практические последствия

Процессы ферментации, используемые при производстве алкоголя , обычно поддерживаются в условиях низкого содержания кислорода, под слоем углекислого газа, а выращивание дрожжей для получения биомассы включает аэрацию бульона для максимального производства энергии. Несмотря на бактерицидное действие этанола, подкисляющее действие брожения и условия с низким содержанием кислорода при производстве промышленного спирта, бактерии, подвергающиеся молочнокислому брожению, могут загрязнять такие предприятия, поскольку молочная кислота имеет низкое значение рКа, равное 3,86, что позволяет избежать разделения мембранного градиента pH, который поддерживает регулируемый уровень pH. транспорт. ^{[ 7 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Лагунас Р. (1 января 1981 г.). «Является ли Saccharomyces cerevisiae типичным факультативным анаэробом?». Тенденции биохимических наук . 6 : 201–203. дои : 10.1016/0968-0004(81)90073-6 . ISSN 0968-0004 .
^ «Эффект Пастера» . Бесплатный словарь Фарлекса .
^ Данг, Чи Ван; Ким, Юнг-Ван (2018). «Конвергенция ракового метаболизма и иммунитета: обзор» . Биомолекулы и терапия . 26 (1): 4–9. дои : 10.4062/biomolther.2017.194 . ПМЦ 5746032 . ПМИД 29212301 .
^ Пастор Л. (1857 г.). «Диссертация по молочнокислому брожению яблок». Труды Академии наук (на французском языке). 45 (913–916): 1032–1036.
Пастер, Л. (1995). «Память о брожении под названием молочнокислое (Извлечение автора)» . Молекулярная медицина . 1 (6): 599–601. ПМК 2229983 .
Брок, Томас Д. (1995). «Отчет о молочнокислом брожении (автореферат)» . Молекулярная медицина . 1 (6): 601–602. дои : 10.1007/BF03401600 . S2CID 92130442 .
^ Вадлаконда Л., Даш А., Пасупулети М., Анил Кумар К., Редданна П. (2013). «Удалось ли нам понять Пастера, Варбурга и Крэбтри на правильной ноте?» . Границы онкологии . 3 : 186. doi : 10.3389/fonc.2013.00186 . ПМЦ 3710993 . ПМИД 23875175 .
^ Макдоннелл Дж., Рассел А.Д. (январь 1999 г.). «Антисептики и дезинфицирующие средства: активность, действие и устойчивость» . Обзоры клинической микробиологии . 12 (1): 147–179. дои : 10.1128/CMR.12.1.147 . ПМЦ 88911 . ПМИД 9880479 .
^ Бекнер М., Айви М.Л., Фистер Т.Г. (октябрь 2011 г.). «Микробное загрязнение ферментации топливного этанола». Письма по прикладной микробиологии . 53 (4): 387–394. дои : 10.1111/j.1472-765X.2011.03124.x . ПМИД 21770989 . S2CID 6941273 .

Дальнейшее чтение

Кребс Х.А. (1972). «Эффект Пастера и связь между дыханием и брожением». Очерки по биохимии . 8 (8): 1–34. ПМИД 4265190 .

Эта по биохимии статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта пиве или пивоварне статья о незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Лагунас Р. (1 января 1981 г.). «Является ли Saccharomyces cerevisiae типичным факультативным анаэробом?». Тенденции биохимических наук . 6 : 201–203. дои : 10.1016/0968-0004(81)90073-6 . ISSN 0968-0004 .

[2] «Эффект Пастера» . Бесплатный словарь Фарлекса .

[3] Данг, Чи Ван; Ким, Юнг-Ван (2018). «Конвергенция ракового метаболизма и иммунитета: обзор» . Биомолекулы и терапия . 26 (1): 4–9. дои : 10.4062/biomolther.2017.194 . ПМЦ 5746032 . ПМИД 29212301 .

[4] Пастор Л. (1857 г.). «Диссертация по молочнокислому брожению яблок». Труды Академии наук (на французском языке). 45 (913–916): 1032–1036.
Пастер, Л. (1995). «Память о брожении под названием молочнокислое (Извлечение автора)» . Молекулярная медицина . 1 (6): 599–601. ПМК 2229983 .
Брок, Томас Д. (1995). «Отчет о молочнокислом брожении (автореферат)» . Молекулярная медицина . 1 (6): 601–602. дои : 10.1007/BF03401600 . S2CID 92130442 .

[pmid23875175-5] Вадлаконда Л., Даш А., Пасупулети М., Анил Кумар К., Редданна П. (2013). «Удалось ли нам понять Пастера, Варбурга и Крэбтри на правильной ноте?» . Границы онкологии . 3 : 186. doi : 10.3389/fonc.2013.00186 . ПМЦ 3710993 . ПМИД 23875175 .

[6] Макдоннелл Дж., Рассел А.Д. (январь 1999 г.). «Антисептики и дезинфицирующие средства: активность, действие и устойчивость» . Обзоры клинической микробиологии . 12 (1): 147–179. дои : 10.1128/CMR.12.1.147 . ПМЦ 88911 . ПМИД 9880479 .

[7] Бекнер М., Айви М.Л., Фистер Т.Г. (октябрь 2011 г.). «Микробное загрязнение ферментации топливного этанола». Письма по прикладной микробиологии . 53 (4): 387–394. дои : 10.1111/j.1472-765X.2011.03124.x . ПМИД 21770989 . S2CID 6941273 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]