巴斯德效应

更新时间:2023-11-28 14:23

巴斯德效应法国微生物学家巴斯德(L. Pasteur)在研究酵母发酵时发现,供氧充分的条件下呼吸抑制酵解,以后在肌肉酵解中也观察到同样的现象。例如在激烈运动时,肌肉中缺氧糖氧化受到限制酵解加强糖消耗和乳酸生成都升高反之,在供氧充足的条件下,酵解受到抑制糖消耗和乳酸生成都减少。这种现象称为巴斯德效应。它实际上是糖酵解和有氧氧化间的一种调节。

定义

B.L.Pasteur观察到氧抑制酒精发酵的现象,即氧可以降低糖类的分解代谢和减少糖酵解产物的积累,这种现象被称为巴斯德效应。在体内则表现为糖有氧氧化抑制糖酵解的现象。

产生原理

巴斯德观察到,在微生物发酵中,氧浓度增加能抑制酒精发酵,这个现象被命名为巴斯德效应。就是说,低浓度的氧,有利于发酵;高浓度的氧,抑制发酵,而促进有氧呼吸,同时使糖酵解速率减慢,有利于合理地利用能量和把来自糖的碳用于合成反应。

这是因为有NADH可穿梭进入线粒体而氧化而抑制了乳酸的生成。缺氧时NADH不能经呼吸链氧化,丙酮酸作为氢的接受体还原成乳酸,所以有氧抑制了酵解。

这就说明,通过改变外界的氧浓度,可以对代谢过程进行调节。

产生机制

关于巴斯德效应的机制,很早就提出了许多学说。现已证实,第一个调节点是磷酸果糖激酶,此酶是变构酶,它受ATP、柠檬酸及其他高能化合物抑制,被AMP、ADP激活。在好气条件下,糖代谢进入三羧酸循环,产生柠檬酸等,并通过氧化磷酸化生成大量ATP,细胞内柠檬酸生成量增加,反馈阻遏磷酸果糖激酶的合成,这种阻遏作用由于ATP的存在而加强,同时ATP反馈抑制此酶的活性。由于磷酸果糖激酶受抑制,导致6-磷酸果糖积累,当反应6-磷酸葡萄糖与6-磷酸果糖相互转化达平衡时,醛糖与酮糖的物质的量之比=7:3,导致6-磷酸葡萄糖积累。在酵母中,6-磷酸葡萄糖反馈抑制己糖激酶,抑制葡萄糖进入细胞内,最终导致葡萄糖利用率降低。

同时,在好气条件下,丙酮酸激酶的活性降低,此酶受磷酸果糖激酶催化生成的1,6-二磷酸果糖的激活,因此丙酮酸激酶活性降低也是由于磷酸果糖激酶活性降低所致,丙酮酸激酶活性降低,导致磷酸烯醇丙酮酸积累,后者反馈抑制己糖激酶的活性,从而也降低了糖的酵解速度。

决定因素

巴斯德效应可总结为厌氧型和需氧型能量代谢之间的转换过程。这个过程由细胞的能量状况和氧气的供给决定。

存在范围

这种现象不仅在酵母中,在具有呼吸和发酵能力的细胞中一般普遍。

反巴斯德效应

发现某些组织,如视网膜以及多种癌瘤细胞在葡萄糖充足时,不管供氧条件如何都有很强的酵解如而有氧氧化相对减弱。这种现象称为反巴斯德效应,也称克奈布瑞效应。

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