Τι συμβαίνει με το πυροσταφυλικό υπό αναερόβιες συνθήκες;

Περιεχόμενο

• Γλυκόλυση: Η πηγή του πυροσταφυλικού
• Επεξεργασία πυροσταφυλικού σε ευκαρυώτες
• Πυρόλυση Οξείδωση: Η Αντίδραση Γέφυρας
• Αερόβια αναπνοή μετά από πυροσταφυλικό
• Ζύμωση: γαλακτικό οξύ

Γλυκόλυση είναι η μετατροπή του μορίου ζάχαρης έξι-άνθρακα γλυκόζη σε δύο μόρια της ένωσης τριών ατόμων άνθρακα πυροσταφυλικό και λίγο ενέργεια με τη μορφή ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) και NADH (μόριο "φορέα ηλεκτρονίων"). Εμφανίζεται σε όλα τα κύτταρα, και τα δύο προκαρυωτικά (δηλ. Αυτά που γενικά δεν έχουν την ικανότητα αερόβιας αναπνοής) και ευκαρυωτικά (δηλ. Εκείνα που έχουν οργανίδια και κάνουν χρήση κυτταρικής αναπνοής στο σύνολό της).

Το πυροσταφυλικό που σχηματίζεται στη γλυκόλυση, μια διαδικασία που από μόνη της δεν απαιτεί οξυγόνο, προχωρά σε ευκαρυώτες στα μιτοχόνδρια για αερόβια αναπνοή, το πρώτο στάδιο της οποίας είναι η μετατροπή του πυρουβικού οξέος σε ακετύλιο CoA (ακετυλο-συνένζυμο Α).

Αλλά αν δεν υπάρχει οξυγόνο ή το κύτταρο στερείται τρόπων για να εκτελέσει αερόβια αναπνοή (όπως συμβαίνει και με τα περισσότερα προκαρυωτικά), το πυρουβικό οξύ γίνεται κάτι άλλο. Σε αναερόβια αναπνοή, τι μετατρέπονται τα δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος?

Γλυκόλυση: Η πηγή του πυροσταφυλικού

Η γλυκόλυση είναι η μετατροπή ενός μορίου γλυκόζης, C₆H₁₂Ο₆, σε δύο μόρια πυροσταφυλικού, C₃H₄Ο₃, με ορισμένα ΑΤΡ, ιόντα υδρογόνου και NADH που παράγονται στην πορεία με τη βοήθεια προδρόμων ATP και NADH:

ντο₆H₁₂Ο₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2Ρ_Εγώ → 2 Γ₃H₄Ο₃ + 2 NADH + 2 Η⁺ + 2 ATP

Εδώ Π_Εγώ σημαίνει "ανόργανο φωσφορικό, "ή μία ελεύθερη φωσφορική ομάδα που δεν συνδέεται με ένα μόριο που φέρει άνθρακα. ADP είναι διφωσφορική αδενοσίνη, η οποία διαφέρει από την ADP από, όπως ίσως έχετε υποθέσει, μια ενιαία ελεύθερη ομάδα φωσφορικών.

Επεξεργασία πυροσταφυλικού σε ευκαρυώτες

Ακριβώς όπως βρίσκεται υπό αναερόβιες συνθήκες, το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης υπό αερόβιες συνθήκες είναι πυροσταφυλικό. Τι συμβαίνει με το πυροσταφυλικό υπό αερόβιες συνθήκες, και μόνο κάτω από αερόβιες συνθήκες, είναι η αερόβια αναπνοή (ξεκίνησε από την αντίδραση γέφυρας πριν από τον κύκλο του Krebs). Υπό αναερόβιες συνθήκες, αυτό που συμβαίνει με το πυροσταφυλικό είναι η μετατροπή του σε γαλακτικό για να βοηθήσει να διατηρηθεί η γλυκόλυση κατά την ανάντη.

Πριν κοιτάξουμε προσεκτικά τη μοίρα του πυροσταφυλικού σε αναερόβιες συνθήκες, αξίζει να δούμε τι συμβαίνει με αυτό το συναρπαστικό μόριο υπό τις κανονικές συνθήκες που συνήθως δοκιμάζετε - αυτή τη στιγμή, για παράδειγμα.

Πυρόλυση Οξείδωση: Η Αντίδραση Γέφυρας

Η αντίδραση της γέφυρας, που ονομάζεται επίσης αντίδραση μετάβασης, λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια των ευκαρυωτικών και εμπλέκει την αποκαρβοξυλίωση του πυρουβικού να σχηματίσει οξικό, ένα μόριο δύο ατόμων άνθρακα. Ένα μόριο συνένζυμου Α προστίθεται στο οξικό για σχηματισμό ακετυλο-συνένζυμου Α ή ακετυλο-ΟοΑ. Αυτό το μόριο εισέρχεται στον κύκλο του Krebs.

Σε αυτό το σημείο, το διοξείδιο του άνθρακα εκκρίνεται ως απόβλητο. Δεν απαιτείται ενέργεια ούτε συλλέγεται με τη μορφή ATP ή NADH.

Αερόβια αναπνοή μετά από πυροσταφυλικό

Η αερόβια αναπνοή ολοκληρώνει τη διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής και περιλαμβάνει τον κύκλο Krebs και την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, και στα δύο μιτοχόνδρια.

Ο κύκλος του Krebs βλέπει το ακετύλιο CoA να αναμιγνύεται με ένα μόριο τεσσάρων ανθράκων που ονομάζεται οξαλοξεικός εστέρας, το προϊόν του οποίου επαναλαμβάνεται διαδοχικά σε οξαλοξικό άλας. ένα μικρό ATP και πολλοί μεταφορείς ηλεκτρονίων.

Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων χρησιμοποιεί την ενέργεια στα ηλεκτρόνια στους προαναφερθέντες φορείς για να παράγει πολλά ATP, με απαιτούμενο οξυγόνο ως ο τελικός αποδέκτης ηλεκτρονίων για να διατηρηθεί ολόκληρη η διαδικασία από την υποστήριξη μέχρι πολύ ανάντη, στη γλυκόλυση.

Ζύμωση: γαλακτικό οξύ

Όταν η αερόβια αναπνοή δεν είναι επιλογή (όπως στα προκαρυωτικά) ή το αερόβιο σύστημα έχει εξαντληθεί επειδή η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων έχει κορεστεί (όπως στην άσκηση υψηλής έντασης ή αναερόβια άσκηση σε ανθρώπινο μυ), η γλυκόλυση δεν μπορεί πλέον να συνεχιστεί, δεν είναι πλέον πηγή NAD_ για να συνεχίσει.

Τα κελιά σας έχουν μια λύση για αυτό. Το πυροσταφυλικό μπορεί να μετατραπεί σε γαλακτικό οξύ ή γαλακτικό, για να παράγει αρκετό NAD + για να διατηρηθεί η γλυκόλυση για λίγο.

ντο₃H₄Ο₃ + NADH → NAD⁺ + C₃H₅Ο₃

Αυτή είναι η γένεση του διαβόητου "καύση γαλακτικού οξέος" που αισθάνεστε κατά τη διάρκεια της έντονης μυϊκής άσκησης, όπως η ανύψωση βαρών ή ένα all-out σύνολο ss.