生物能学与代谢

发酵

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想象一个只有一台机器、共用一件工具的小作坊。这台机器只有在工具每次用完后被归还时才能持续运转。如果工具卡在某人手里,整个作坊就会停摆。发酵就是细胞的妙招:当通常负责回收的氧气缺席时,它来归还那件共用工具,好让自己的能量线继续运转。

发酵是一种无氧过程,让糖酵解在没有氧气时仍能持续产生ATP。问题在于:糖酵解需要源源不断的空载体NAD+,但它又不停地把它们填满成NADH。没有氧气,电子传递链就无法再把它们清空。发酵的解决办法,是把NADH上的电子转而倾倒到丙酮酸(或其衍生物)上,从而再生出NAD+,让糖酵解得以继续。剩下的分子便成了废产物:在你的肌肉里是乳酸,在酵母里则是乙醇加二氧化碳。

弄清楚发酵做什么、不做什么很重要。它并不产生糖酵解那一小份之外的任何新ATP;它的全部目的,是再生NAD+,好让那点微薄的ATP供应不致中断。人类利用它已有数千年,用来做面包、啤酒、葡萄酒、酸奶和奶酪。剧烈运动时肌肉的灼烧感常被与这条途径联系起来,不过乳酸本身是一种有用的燃料,而不只是一种毒素。

面包能发起来,是因为酵母把面团里的糖发酵成二氧化碳气体(形成气孔)和少量乙醇(在烤箱里烤散了)。

发酵真正的任务是再生NAD+以维持糖酵解——而不是制造额外的ATP。

发酵不会产生糖酵解那一小份之外的ATP;它的目的是再生NAD+。此外,乳酸并非单纯的废物毒素——身体会把它当作燃料重新利用。

又称
anaerobic fermentation无氧发酵無氧發酵