Co se stane s pyruvátem za anaerobních podmínek?

Glykolýza je přeměna molekuly cukru se šesti uhlíky glukóza na dvě molekuly sloučeniny se třemi uhlíky pyruvát a trochu energie v podobě ATP (adenosintrifosfát) a NADH (molekula „elektronového nosiče“). Vyskytuje se ve všech buňkách, v obou prokaryotických (tj. V těch, které obecně nemají kapacitu pro aerobik respirační) a eukaryotické (tj. ty, které mají organely a využívají v nich buněčné dýchání celistvost).

Pyruvát vznikající při glykolýze, proces, který sám nevyžaduje žádný kyslík, probíhá v eukaryotech k mitochondriím aerobní dýchání, jehož prvním krokem je přeměna pyruvátu na acetyl CoA (acetyl koenzym A).

Pokud však není přítomen kyslík nebo buňce chybí způsoby, jak provádět aerobní dýchání (stejně jako u většiny prokaryot), stává se pyruvát něčím jiným. v anaerobní dýchání, na co se obě molekuly pyruvátu přemění?

Glykolýza je přeměna jedné molekuly glukózy, C.₆H₁₂Ó₆, na dvě molekuly pyruvátu, C₃H₄Ó₃, s některými ATP, vodíkovými ionty a NADH generovanými během cesty pomocí prekurzorů ATP a NADH:

C₆H₁₂Ó₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_i → 2 ° C₃H₄Ó₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Tady P_i znamená „anorganický fosfát„nebo volná fosfátová skupina nepřipojená k molekule nesoucí uhlík. ADP je adenosindifosfát, který se od ADP liší tím, jak jste asi uhodli, jedinou volnou fosfátovou skupinou.

Stejně jako za anaerobních podmínek je konečným produktem glykolýzy za aerobních podmínek pyruvát. Co se stane s pyruvátem za aerobních podmínek a pouze za aerobních podmínek, je aerobní dýchání (zahájeno můstkovou reakcí předcházející Krebsovu cyklu). Za anaerobních podmínek se pyruvátem stane jeho přeměna na laktát, která pomáhá udržovat glykolýzu ve směru toku.

Než se podrobně podíváme na osud pyruvátu za anaerobních podmínek, stojí za to se podívat, co se stane k této fascinující molekule za normálních podmínek, které sami obvykle zažijete - právě teď, pro příklad.

Mostní reakce, nazývaná také přechodová reakce, probíhá v mitochondriích eukaryot a zahrnuje dekarboxylaci pyruvátu za vzniku octanu, molekuly se dvěma uhlíky. Molekula koenzymu A se přidá k acetátu za vzniku acetyl koenzymu A nebo acetyl CoA. Tato molekula poté vstoupí Krebsův cyklus.

V tomto okamžiku se oxid uhličitý vylučuje jako odpadní produkt. Není vyžadována žádná energie ani se nesklízí ve formě ATP nebo NADH.

Aerobní dýchání završuje proces buněčného dýchání a zahrnuje Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec, a to jak v mitochondriích.

Krebsův cyklus vidí, že se acetyl CoA smísí s molekulou se čtyřmi uhlíky zvanou oxaloacetát, jejíž produkt se postupně znovu redukuje na oxaloacetát; výsledkem je malá ATP a spousta elektronových nosičů.

Řetězec transportu elektronů využívá k výrobě energie v elektronech výše zmíněných nosičů ATP, s potřebným kyslíkem jako konečný akceptor elektronů, který zabrání tomu, aby celý proces zálohoval daleko proti proudu, na glykolýzu.

Když aerobní dýchání není možné (jako u prokaryot) nebo je aerobní systém vyčerpán, protože elektronový transportní řetězec byl nasycen (jako v případě vysoce intenzivního nebo anaerobního cvičení v lidském svalu) již glykolýza nemůže pokračovat, protože již neexistuje zdroj NAD_, který by ji udržel jít.

Vaše buňky k tomu mají řešení. Pyruvát lze převést na kyselinu mléčnou nebo laktát, aby se vytvořil dostatek NAD +, aby glykolýza nějakou dobu pokračovala.

C₃H₄Ó₃ + NADH → NAD⁺ + C.₃H₅Ó₃

Toto je původ pověstného „spálení kyselinou mléčnou“, které pociťujete při intenzivním svalovém cvičení, jako je zvedání závaží nebo komplexní sprinty.