在有氧時為什麼酵母菌優先進行有氧呼吸?
11-29
隨著氧氣濃度上升,酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖的比例逐漸增長,為什麼氧氣會抑制無氧呼吸呢?
謝邀。第一次回答~
首先要明確的是,糖酵解途徑(EMP)是兩種呼吸作用共同的途徑。無氧呼吸時1分子葡萄糖經過EMP途徑轉變為2分子丙酮酸和2分子ATP,丙酮酸進一步分解成乙醇和二氧化碳(也就是酒精發酵過程);有氧呼吸時葡萄糖分解代謝不止於丙酮酸,而是繼續進行有氧分解,經過TCA循環和氧化磷酸化途徑,最後形成水和二氧化碳,並釋放大量的能量(30或32分子的ATP)。
在有氧條件下,氧氣作為電子傳遞鏈(呼吸鏈)的最終受體,TCA循環和電子傳遞鏈得以順利進行,丙酮酸不斷進入線粒體內進行脫羧,生成乙醯輔酶A而進入三羧酸循環,也就是說氧氣促進了三羧酸循環和氧化磷酸化的過程,同時也就抑制了無氧呼吸過程。
酵母菌在有氧條件下發酵被抑制的現象就是巴斯德效應(具體參見百度百科,不再贅述)。
從生物進化角度來看,先有無氧呼吸,後來地球上藍藻產生的氧氣使生物進化出有氧呼吸,當有氧氣存在條件下,優先選擇後來進化出的呼吸作用也是必然的。
歡迎批評指正。
簡單的說,在有氧條件下,酵母利用葡萄糖進行有氧呼吸,葡萄糖進入TCA(三羧酸循環)中進行氧化,每一分子葡萄糖被完全氧化可生成30或32(根據中間途徑的差異略有不同)分子的ATP。而在無氧環境中,TCA循環不能進行,酵母被迫進行無氧的糖酵解(EMP)反應,在EMP途徑中,每一分子葡萄糖共產生2分子的ATP。
從以上可以看出,有氧呼吸的TCA途徑產能效率遠較無氧呼吸的EMP途徑要高,所以在有氧的環境中,酵母主要通過有氧呼吸供能,而不會使用低效的無氧呼吸供能。
發現這是第一次被邀請呢……還是自己本行專業的問題……
其實樓上已經回答道點子上了,有氧條件下,酵母就會充分利用碳源氮源以及氧氣,高效產生能量,供自身的新陳代謝以及分裂繁殖……無氧條件下,細胞為了生存,也會利用碳源氮源,但是沒有氧氣的能量產生效率是很低的,為什麼?木有辦法啊,為了生存,好死不如賴活著,酵母都懂得,有些人卻不明白……
上面幾樓的回答到位。對於任何生命來說,新陳代謝和繁殖下一代是最重要的生命活動。能量的快速獲得和生命體的維持都很重要。作為單細胞真核生物的酵母,在有氧條件下充分利用葡萄糖獲得能量和中間代謝產物——碳架,為細胞合成代謝提供基礎,可以快速分裂。無氧呼吸產生的酒精會對酵母自身的生長產生抑制。是為了適應環境的一種低效的獲能方式。如同真核的人類,正常狀況下有氧呼吸,特定情況下如潛水反射、劇烈運動肌肉能量不足產生乳酸,也是為了獲能而採取的妥協。
高中知識啊,忘得差不多了...
不太清楚這個對不對:酵母菌無氧呼吸受到氧抑制的原因及分析大概形容一下就是,一批水果運到某地(有氧無氧呼吸的第一部都是一樣的),如果運力充足(氧氣充足),那麼就運到需要的地方高價賣(有氧呼吸),如果運力不足(氧氣不足),就低價就近甩賣(無氧呼吸)。進行運輸作業的牽涉到化學問題,實在能力有限沒法解釋。
進化角度看
有氧效率高 收益大 對生存有利 有氧環境肯定有氧呼吸
無氧呼吸是用來克服無氧(艱難)環境的措施
只是為了更有效率的生存而已
對於能進行有氧呼吸的生物來說,有氧呼吸是能夠對葡萄糖進行完全分解,獲取最多能量的途徑。
而無氧呼吸是在供氧不足的情況下的一個輔助手段,對葡萄糖的分解不完全,得到的能量也比有氧呼吸少。
了解一下釀米酒流程可以知道,向米中加入菌種後,要開蓋一段時間,為的是提供氧氣,讓細菌進行有氧呼吸,自我分裂繁殖,增加數量。之後密封,大量的細菌進行無氧呼吸,產生酒精。酒,便是這樣釀成的。
消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸能夠產生最多的維持生命的能量,副產品只有水和二氧化碳。而無氧呼吸產生較少的能量,副產品是乳酸和酒精,這兩種物質對細胞都是有害的。
細菌,作為從上古一直繁衍至今的生物,你認為它會選擇那種呼吸方式呢?
上面幾位分析的很到位了,我就不說了。主要就是產能效率的問題
表示諸位沒達到點子上。
題主應該是明白有氧和無氧呼吸(這裡指發酵)的過程的,關鍵在於為什麼要有氧而不無氧呼吸的機制。另外@李良 對EMP的闡述不準確,@楊寶銀 的準確,但也沒回答為什麼。
不能所有的問題都拋給進化論。否則為何有耐氧菌和厭氧菌?
先佔坑,有空再答基本的原理上面幾位都說的很好,如果題主能夠提供具體的實例的話,分析的過程可能更好玩些
一杯西瓜汁和一杯苦瓜汁,渴了肯定先喝西瓜汁,然後再喝苦瓜汁。
推薦閱讀:
※超憶症是怎麼回事?
※「達芬奇睡法」效果如何?
※捐獻骨髓(幹細胞)真的對人體毫無損害嗎?
※「沒有生殖隔離是否是等價關係」,利他行為是否有違進化論?
※異星覺醒,延伸腦洞:宇航員發現了外星生物體,會像電影中的直接做個實驗室進行實驗嗎?
TAG:生物學 |