Pasterov efekat opisuje kako dostupni kiseonik inhibira fermentaciju etanola, što dovodi do prelaska kvasca na ćelijsko disanje, radi povećane proizvodnje nositelja energije adenozin-trifosfata (ATP). Općenitije, u medicinskoj literaturi, Pasteurov efekat se odnosi na to kako prisustvo kisika uzrokuje smanjenje ćelijske brzine glikolize i supresiju akumulacije mliječne kiseline/laktata. Efekat se javlja u životinjskim tkivima, kao i u mikroorganizmima koji pripadaju carstvu gljivica.
Otkriće U 1857., mikrobiolog Louis Pasteur je pokazao da aeracija kvasnog bujona uzrokuje povećanje rasta ćelija dok se brzina fermentacije smanjuje, na osnovu smanjene proizvodnje etanola.
Objašnjenje Kvasci, budući fakultativni anaerobi, mogu proizvoditi energiju putem fermentacije etanola ili aerobnog disanja. Kada je koncentracija O2 niska, dvije molekule piruvata formirane putem glikolize fermentiraju se u etanol i ugljik-dioksid. Iako se po glukozi proizvode samo 2 ATP-a, ova metoda se koristi u anaerobnim uslovima jer oksidira elektronski šatl NADH u NAD+ za još jedan krug glikolize i fermentacije etanola.
Ako se koncentracija kisika poveća, piruvat se umjesto toga pretvara u acetil-CoA, koji se koristi u ciklusu limunske kiseline, i podliježe oksidativnoj fosforilaciji. Po glukozi, 10 NADH i 2 FADH2 proizvode se u ćelijskom disanju za značajnu količinu pumpanja protona, kako bi se stvorio gradijent protona koji koristi ATP-sintazu. Iako se tačan izlaz ATP-a kreće na osnovu faktora poput ukupnog elektrohemijskog gradijenta, aerobno disanje proizvodi daleko više ATP-a nego anaerobni proces fermentacije etanola. Povećani ATP i citrat iz aerobnog disanja alonsterii inhibiraju enzim glikolize fosfofruktokinazu 1 jer je potrebno manje piruvata za proizvodnju iste količine ATP-a. Uprkos ovom energetskom podsticaju, Rosario Lagunas je pokazao da kvasac nastavlja djelimično fermentirati dostupnu glukozu u etanol iz mnogo razloga. Prvo, metabolizam glukoze je brži kroz fermentaciju etanola jer uključuje manje enzima i ograničava sve reakcije na citoplazmu. Drugo, etanol ima baktericidno djelovanje tako što oštećuje ćelijsku membranu i denaturaciju proteina, omogućavajući gljivicama kvasca da nadmaše bakterije iz okoline za resurse. Treće, djelimična fermentacija može biti odbrambeni mehanizam protiv konkurentskih faktora iz okoline, koji iscrpljuju sav kisik brže nego što bi regulatorni sistemi kvasca mogli u potpunosti preći s aerobnog disanja na fermentaciju etanola.
Praktične implikacije Procesi fermentacije koji se koriste u proizvodnji alkohola obično se održavaju u uvjetima niskog kisika, pod slojem ugljik-dioksida, dok uzgoj kvasca za biomasu uključuje prozračivanje bujona za maksimiziranu proizvodnju energije. Uprkos baktericidnim efektima etanola, zakiseljavajućim efektima fermentacije i uvjetima niskog kisika u industrijskoj proizvodnji alkohola, bakterije koje prolaze kroz fermentaciju mliječne kiseline mogu kontaminirati takve objekte jer mliječna kiselina ima nizak pKa od 3,86 kako bi se izbjeglo odvajanje pH membranskog gradijenta koji podržava regulirani transport.
Također pogledajte Fermentacija etanola Fermentacija (biohemija) Fakultativni anaerobni organizam Alosterična regulacija
Reference
Dodatni izvori
Kategorija:Ćelijsko disanje Kategorija:Metabolizam Kategorija:Mikrobiologija Kategorija:Bakteriologija