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Effetto Pasteur

L' effetto Pasteur è un effetto inibente dell'ossigeno sul processo di fermentazione.

Scoperta

L'effetto fu scoperto nel 1857 da Louis Pasteur, il quale dimostrò che l'aerazione del brodo di lievito fa aumentare la crescita delle cellule di lievito, mentre al contrario diminuisce il tasso di fermentazione. Louis Pasteur fu selezionato all'Académie des Sciences nel 1862. In seguito divenne professore di geologia, fisica e chimica all'École des Beaux-Art.

Spiegazione

L'effetto può essere spiegato; poiché il lievito essendo anaerobi facoltativi può produrre energia usando due diverse vie metaboliche. Mentre la concentrazione di ossigeno è bassa, il prodotto della glicolisi, il piruvato, viene trasformato in etanolo e anidride carbonica e l'efficienza di produzione di energia è bassa (2 moli di ATP per mole di glucosio). Se la concentrazione di ossigeno aumenta, il piruvato viene convertito in acetil CoA che può essere utilizzato nel ciclo dell'acido citrico, il che aumenta l'efficienza a 31 o 29,5 moli di ATP per mole di glucosio (dipende da quale navetta viene utilizzata per ridurre l'equivalente riducente , NADH, che si forma nel citosol). Pertanto, circa 15 volte più glucosio deve essere consumato anaerobicamente come aerobicamente per produrre la stessa quantità di ATP.

In condizioni anaerobiche, il tasso di metabolismo del glucosio è più veloce, ma la quantità di ATP prodotta (come già accennato) è inferiore. Se esposto a condizioni aerobiche, la produzione di ATP e citrato aumenta e il tasso di glicolisi rallenta, perché l'ATP e il citrato prodotti agiscono come inibitori allosterici della fosfofructochinasi 1, il terzo enzima nella via della glicolisi. L'effetto Pasteur si verifica solo se le concentrazioni di glucosio sono basse (2 g / L) e se altri nutrienti, principalmente azoto, sono limitati.

Dal punto di vista della produzione di ATP, quindi, è vantaggioso che il lievito utilizzi il ciclo dell'acido citrico in presenza di ossigeno, poiché viene prodotto più ATP da meno glucosio; tuttavia, Boulton et al. (1996) hanno sostenuto che il lievito seguirà il percorso fermentativo anaerobico, piuttosto che aerobico se il glucosio non è limitato, in quella respirazione, sebbene in grado di produrre più ATP della glicolisi per molecola di glucosio, richiede anche più energia in termini di enzima e requisiti mitocondriali.

implicazioni pratiche

I processi utilizzati nella produzione di alcol sono comunemente mantenuti in una condizione di ossigeno basso, sotto una coltre di anidride carbonica, mentre il lievito da riproduzione per la biomassa viene fatto in condizioni aerobiche, il brodo viene aerato.