Hvad sker der med pyruvat under anaerobe forhold?

Glykolyse er omdannelsen af ​​sukkermolekylet med seks carbonatomer glukose til to molekyler af forbindelsen med tre carbonatomer pyruvat og lidt energi i form af ATP (adenosintrifosfat) og NADH (et "elektronbærer" -molekyle). Det forekommer i alle celler, begge prokaryotiske (dvs. dem, der generelt mangler kapacitet til aerob respiration) og eukaryote (dvs. dem, der har organeller og gør brug af cellulær respiration i dens helhed).

Pyruvat dannet i glykolyse, en proces, der i sig selv ikke kræver ilt, fortsætter i eukaryoter til mitokondrier for aerob respirationhvoraf det første trin er omdannelsen af ​​pyruvat til acetyl CoA (acetylcoenzym A).

Men hvis der ikke er ilt til stede, eller cellen mangler måder at udføre aerob respiration på (som de fleste prokaryoter), bliver pyruvat noget andet. I anaerob respiration, hvad konverteres de to pyruvatmolekyler til?

Glykolyse er omdannelsen af ​​et molekyle glukose, C₆H₁₂O₆til to molekyler af pyruvat, C₃H₄O₃, med nogle ATP, brintioner og NADH genereret undervejs ved hjælp af ATP og NADH forløbere:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_jeg → 2 C₃H₄O₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Her P_jeg står for "uorganisk fosfat, "eller en fri phosphatgruppe, der ikke er bundet til et kulstofbærende molekyle. ADP er adenosindiphosphat, som adskiller sig fra ADP ved, som du måske har gættet, en enkelt fri fosfatgruppe.

Ligesom det er under anaerobe forhold, er slutproduktet af glykolyse under aerobe forhold pyruvat. Hvad der sker med pyruvat under aerobe forhold, og kun under aerobe forhold, er aerob respiration (initieret af broreaktionen forud for Krebs-cyklussen). Under anaerobe forhold er det, der sker med pyruvat, dets omdannelse til laktat for at hjælpe med at holde glykolyse trukket opstrøms.

Før du ser nøje på pyruvatets skæbne under anaerobe forhold, er det værd at se på, hvad der sker til dette fascinerende molekyle under de normale forhold, du selv typisk oplever - lige nu, for eksempel.

Broreaktionen, også kaldet overgangsreaktion, finder sted i eukaryoternes mitokondrier og involverer decarboxylering af pyruvat til dannelse af acetat, et to-carbon-molekyle. Et molekyle af coenzym A tilsættes til acetatet for at danne acetylcoenzym A eller acetyl CoA. Dette molekyle kommer derefter ind Krebs-cyklussen.

På dette tidspunkt udskilles kuldioxid som et affaldsprodukt. Der kræves ingen energi, og der høstes heller ikke i form af ATP eller NADH.

Aerob respiration afslutter processen med cellulær respiration og inkluderer Krebs-cyklussen og elektrontransportkæde, begge i mitokondrier.

Krebs-cyklussen ser acetyl CoA blandet med et fire-kulstofmolekyle kaldet oxaloacetat, hvis produkt sekventielt reduceres igen til oxaloacetat; lidt ATP og masser af elektronbærere resulterer.

Elektrontransportkæden bruger energien i elektronerne i de førnævnte bærere til at producere en hel del af ATP, med ilt krævet som den sidste elektronacceptor for at forhindre, at hele processen bakker op langt opstrøms ved glykolyse.

Når aerob respiration ikke er en mulighed (som i prokaryoter), eller det aerobe system er opbrugt, fordi elektrontransportkæden er blevet mættet (som i træning med høj intensitet eller anaerob i menneskelig muskel), kan glykolyse ikke længere fortsætte, fordi der ikke længere er en kilde til NAD_ til at holde det går.

Dine celler har en løsning på dette. Pyruvat kan omdannes til mælkesyre eller lactat til at generere nok NAD + til at holde glykolyse i gang.

C₃H₄O₃ + NADH → NAD⁺ + C₃H₅O₃

Dette er oprindelsen af ​​den berygtede "mælkesyreforbrænding", du føler under intens muskeltræning, som at løfte vægte eller et komplet sæt sprints.