Mis juhtub püruvaadiga anaeroobsetes tingimustes?

Glükolüüs on kuue süsinikuga suhkru molekuli muundamine glükoos kolme süsinikühendi kahele molekulile püruvaat ja natuke energiat kujul ATP (adenosiinitrifosfaat) ja NADH ("elektronkandja" molekul). See esineb kõigis rakkudes, mõlemas prokarüootses (s.t nendes, millel aeroobse võimekuse võime tavaliselt puudub hingamine) ja eukarüoot (st need, millel on organellid ja mis kasutavad rakulist hingamist) tervikuna).

Püruvaat moodustub glükolüüsil, protsess, mis ise ei vaja hapnikku, kulgeb eukarüootides mitokondritesse aeroobne hingamine, mille esimene etapp on püruvaadi muundamine atsetüül CoA-ks (atsetüülkoensüüm A).

Kuid kui hapnikku pole või rakul puudub aeroobse hingamise viis (nagu ka enamikul prokarüootidel), saab püruvaadist midagi muud. Sisse anaeroobne hingamine, milleks muundatakse kaks püruvaadi molekuli?

Glükolüüs on glükoosi ühe molekuli C muundamine₆H₁₂O₆, kahele püruvaadi molekulile C₃H₄O₃, koos ATP, vesinikioonide ja NADH-ga, mis on ATP ja NADH eelkäijate abiga tekkinud:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_i → 2 ° C₃H₄O₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Siin P_i tähistab "anorgaaniline fosfaat"või vaba fosfaatrühm, mis ei ole seotud süsinikku sisaldava molekuliga. ADP on adenosiindifosfaat, mis erineb ADP-st ühe vaba fosfaatrühma järgi, nagu arvata võis.

Nii nagu see on anaeroobsetes tingimustes, on ka aeroobsetes tingimustes glükolüüsi lõppsaadus püruvaat. Mis juhtub püruvaadiga aeroobsetes tingimustes ja ainult aeroobsetes tingimustes, on aeroobne hingamine (algatas Krebsi tsüklile eelnenud sildreaktsioon). Anaeroobsetes tingimustes juhtub püruvaadiga selle muundamine laktaadiks, mis aitab hoida glükolüüsi piki ülesvoolu.

Enne kui püruvaadi saatust anaeroobsetes tingimustes tähelepanelikult uurida, tasub vaadata, mis juhtub sellele põnevale molekulile tavapärastes tingimustes, mida te ise tavaliselt kogete - praegu selleks näide.

Sildreaktsioon, mida nimetatakse ka üleminekureaktsioon, toimub eukarüootide mitokondrites ja hõlmab püruvaadi dekarboksüülimist, moodustades kahe süsiniku molekuliga atsetaadi. Atsetaadile lisatakse atsenüülkoensüüm A või atsetüül CoA moodustamiseks koensüümi A molekul. Seejärel siseneb see molekul Krebsi tsükkel.

Sel hetkel eritub süsinikdioksiid jääkainena. Energiat pole vaja ega korista ATP või NADH kujul.

Aeroobne hingamine viib rakulise hingamise protsessi lõpule ja hõlmab Krebsi tsüklit ja elektronide transpordiahel, mõlemad mitokondrites.

Krebsi tsükli käigus on atsetüül CoA segatud nelja süsiniku molekuliga, mida nimetatakse oksaloatsetaadiks, mille produkt redutseeritakse järjestikku taas oksaloatsetaadiks; tekib väike ATP ja palju elektronkandjaid.

Elektroonitranspordiahel kasutab nende tootmiseks ülalnimetatud kandjate elektronides olevat energiat ATP, vajalik hapnik lõpliku elektronide aktseptorina, et hoida kogu protsessi varundamist kaugel ülesvoolu, glükolüüsi juures.

Kui aeroobne hingamine pole võimalik (nagu prokarüootides) või kui aeroobne süsteem on ammendatud, kuna elektronide transpordiahel on küllastunud (nagu inimese intensiivse või anaeroobse treeningu korral inimese lihases), ei saa glükolüüs enam jätkuda, sest selle hoidmiseks pole enam NAD_-i allikat minek.

Teie rakkudel on selleks lahendus. Püruvaadi saab muuta piimhappeks või laktaadiks, et tekitada piisavalt NAD +, et glükolüüsi mõnda aega jätkata.

C₃H₄O₃ + NADH → NAD⁺ + C₃H₅O₃

See on kurikuulsa "piimhappepõletuse" teke, mida tunnete intensiivse lihastreeningu ajal, nagu raskuste tõstmine või kõik sprindikomplektid.