Какво се случва с пируват при анаеробни условия?

Гликолиза е преобразуването на шествъглеродната захарна молекула глюкоза до две молекули от тривъглеродното съединение пируват и малко енергия под формата на АТФ (аденозин трифосфат) и NADH (молекула на "електронен носител"). Среща се във всички клетки, и двете прокариотни (т.е. тези, които обикновено нямат способността да аеробни дишане) и еукариотни (т.е. тези, които имат органели и използват клетъчно дишане в него изцяло).

Пируватът образуван при гликолиза, процес, който сам по себе си не се нуждае от кислород, преминава в еукариоти към митохондриите за аеробно дишане, чийто първи етап е превръщането на пирувата в ацетил КоА (ацетил коензим А).

Но ако няма кислород или клетката няма начини да извършва аеробно дишане (както тези на повечето прокариоти), пируватът се превръща в нещо друго. В анаеробно дишане, в какво се преобразуват двете молекули пируват?

Гликолизата е превръщането на една молекула глюкоза, С₆Н₁₂О₆, до две молекули пируват, С₃Н₄О₃, с някои ATP, водородни йони и NADH, генерирани по пътя с помощта на предшественици на ATP и NADH:

° С₆Н₁₂О₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_i → 2 ° С₃Н₄О₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Тук P_i означава "неорганичен фосфат, "или свободна фосфатна група, която не е свързана с молекула, съдържаща въглерод. ADP е аденозин дифосфат, който се различава от ADP по, както се досещате, една свободна фосфатна група.

Точно както е при анаеробни условия, крайният продукт на гликолизата при аеробни условия е пируват. Това, което се случва с пирувата при аеробни условия и само при аеробни условия, е аеробно дишане (инициирана от мостовата реакция, предшестваща цикъла на Кребс). При анаеробни условия това, което се случва с пирувата, е превръщането му в лактат, за да помогне на гликолизата да се разклати нагоре по течението.

Преди да разгледаме отблизо съдбата на пирувата при анаеробни условия, струва си да разгледаме какво се случва към тази очарователна молекула при нормалните условия, които вие самите обикновено изпитвате - точно сега, за пример.

Мостовата реакция, наричана още реакция на преход, се осъществява в митохондриите на еукариотите и включва декарбоксилиране на пирувата, за да се образува ацетат, двувъглеродна молекула. Към ацетата се добавя молекула коензим А, за да се образува ацетил коензим А или ацетил КоА. След това тази молекула влиза цикълът на Кребс.

В този момент въглеродният диоксид се отделя като отпадъчен продукт. Не се изисква енергия, нито се събира под формата на ATP или NADH.

Аеробното дишане завършва процеса на клетъчно дишане и включва цикъла на Кребс и електронна транспортна верига, както в митохондриите.

Цикълът на Кребс вижда ацетил КоА, смесен с молекула с четири въглерода, наречена оксалоацетат, чийто продукт се редуцира последователно отново до оксалоацетат; се получава малко АТФ и много електронни носители.

Електронната транспортна верига използва енергията в електроните в гореспоменатите носители, за да произвежда много АТФ, с необходим кислород като краен електронен акцептор, за да предотврати резервирането на целия процес далеч нагоре по течението, при гликолиза.

Когато аеробното дишане не е опция (както при прокариотите) или аеробната система е изчерпана, тъй като електронната транспортна верига е наситена (както при упражнения с висока интензивност или анаеробни упражнения в човешки мускули), гликолизата вече не може да продължи, тъй като вече няма източник на NAD_, който да я запази върви.

Вашите клетки имат решение за това. Пируватът може да се превърне в млечна киселина или лактат, за да генерира достатъчно NAD +, за да поддържа гликолизата известно време.

° С₃Н₄О₃ + NADH → NAD⁺ + C₃Н₅О₃

Това е генезисът на прословутото „изгаряне с млечна киселина“, което изпитвате по време на интензивни мускулни упражнения, като вдигане на тежести или изцяло набор от спринтове.