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[转载]酵母酿酒是因为它们爱喝酒吗?

已有 1175 次阅读 2021-6-3 15:57 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

惯性定律


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    生命体离不开氧气(有些物种是需要其它种类的氧化性物质),有读者可能会问,无氧呼吸该怎么解释?

    在回答这个问题之前,我们先回顾一下物理学上所讲的惯性定律。惯性定律是英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上,对大量的实验事实进行深入探究后,总结出的一条定律,即一切物体在不受外力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。


    在实际生活中经常会遇到下述现象,当正常行驶的汽车突然急刹车时,车并不会在刹车的瞬间立刻停止,在惯性的作用下,还会继续向前行驶一段距离。现在假设有两辆车以相同的速度在相同的路面上并肩行使,如果同时以相同的方式急刹车,结果发现一辆车比另一辆车往前滑行的距离更远,这说明这两辆车的制动能力不同。此外,同一辆车以相同的制动方式在不同路面上的滑行距离也会存在差异,说明同一辆车在不同的环境条件下也具有不同的制动效果。



 酵母酿酒是因为爱喝酒吗 

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对于生命体介导的能流而言,能量供体、生命体和能量受体都是能流的限速条件,或者说都是能流的“制动”因子。对于特定的生命体而言,如果其介导的能流中的能量供体或能量受体的量发生变化,那么能量供体和能量受体所需要的能量传递能力就会发生变化,原来的生命体的能量传递能力也不再是合适的能量传递能力。此时,生命体需要对自己的能量传递能力做出调整,用以适应新的能量供体或能量受体环境。无氧呼吸,实际上就是能量受体的突然缺乏而引发的生命体的能量传递能力的自我调整。


作者认为,因为能流惯性的存在,生命体介导的能流不会因能量受体的突然缺失而马上停止,能量在生命体内的流动可在一段时间内继续存在,即能流惯性。能量在能量受体突然缺失后的存在时间因生命体种类而异。有些种类的生命体,如酵母,其在能量受体突然消失后的自我调整能力相对较强,表现为制动效果差,因而在失去能量受体后,存活的时间会相对较长。在这种能量受体缺乏的环境条件下,环境对生命体的能量传递能力需求降低,酵母的生命力终究会被舍弃。酵母在进行无氧呼吸过程中,产物乙醇的浓度不断增加,其对自身的影响也会随之越来越强烈,当乙醇的浓度升高到一定程度后,酵母的活性就会降低,甚至丧失。简言之,酵母在能量受体丧失后的产物乙醇,对我们人类而言,是我们渴望得到的东西,然而,对于酵母而言,却是降低自身能量传递能力的途径。


也可以换种方式理解,有氧环境中的酵母就像被骑行的自行车,氧气就相当于骑行的人,我们都知道,自行车之所以往前行驶是因为骑行的人给予了其驱动力。无氧环境中的酵母就像是被踩刹车的自行车,在一定时间范围内,还有活性(对于自行车而已,还在继续往前行驶),只是活性越来越低(对于自行车而已,速度越来越慢)。如果我们的不知道前面骑行的过程,只看到刹车后的一段时间,我们可能会得出“自行车在无驱动力的作用下也可以自行前行”的错误结论,就像盲人摸象。



 无氧呼吸的生化过程 



   

     以下对无氧呼吸的解释是参考王镜岩等主编的《生物化学》第三版,感兴趣的可以看一下。

     酵母在无氧条件下,将丙酮酸转变为乙醇和二氧化碳这一过程,实际包括两个反应步骤:第一步是丙酮酸脱羧形成乙醛和二氧化碳;第二步是乙醛由NADH+H+还原生成乙醇,同时产生氧化型NAD+。对于动物包括人而言,在缺氧时,为了使甘油醛-3-磷酸继续氧化,必需提供氧化型的NAD+以驱动糖酵解途径中的能量流动,产生ATP以维持细胞的能量传递能力。在这个过程中,丙酮酸的羰基被还原,生成乳酸。酵母和动物就如车,氧化型NAD+的产生能力反映的便是制动后的能流惯性大小。NAD+的产生能力越强,生命体的存活时间越久。反之,存活时间越短。再者,在无氧阶段,都需要产生氧化型NAD+也反映了氧化性能量受体的重要性。 

(https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2ODYxMzc3Nw==&mid=2247483799&idx=1&sn=74edcc4aed37ee1a1c49ab2655173a25&chksm=cea8ea69f9df637f8efc781a77951b55707563db4bc5906d1c96dbabad2b00b3f9407143cb7d&token=662905907&lang=zh_CN#rd)



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