מה קורה כשאין חמצן זמין בסוף הגליקוליזה האיטית?

גליקוליזה היא הצעד הראשון בהנשמת התאים, ואין צורך בחמצן כדי להמשיך. גליקוליזה ממיר מולקולה של סוכר לשתי מולקולות של פירובט, ומייצר גם שתי מולקולות של אדנוזין טריפוספט (ATP) ודינוקליאוטיד ניקוטין אדין (NADH). כאשר חמצן נעדר, תא יכול לחלוף את פירובטים בתהליך התסיסה.

ATP היא מולקולת אחסון האנרגיה של התא, בעוד ש- NADH והגרסה המחומצנת שלו, NAD +, לוקחים חלק בתגובות התא הכרוכות בהעברת אלקטרונים, המכונות תגובות החיזור. אם קיים חמצן, התא יכול להפיק אנרגיה כימית משמעותית על ידי פירוק פירובט דרך מחזור חומצת הלימון, הממיר את NADH בחזרה ל- NAD +. ללא חמצון, על התא להשתמש בתסיסה כדי לחמצן את NADH לפני שהוא מצטבר לרמות לא בריאות.

פירובט היא מולקולה בעלת שלוש פחמן שהאנזים לקטט דהידרוגנאז ממיר לקטט בתהליך המכונה תסיסה הומולקטית. בתהליך, NADH מחומצן ל- NAD + הדרוש להמשך הגליקוליזה. בהיעדר חמצן, תסיסה הומולקטית מונעת הצטברות של NADH, מה שיעצור את הגליקוליזה ויגזל מהתא את מקור האנרגיה שלו. תסיסה אינה מניבה מולקולות ATP, אך היא מאפשרת להמשיך לגליקוליזה ולייצר טפטוף קטן של ATP. בתסיסה הומולקטית, לקטט הוא המוצר היחיד.

בהיעדר חמצן, אורגניזמים מסוימים כמו שמרים יכולים להמיר פירובט לפחמן דו חמצני ואתנול. מבשלים מנצלים את התהליך הזה כדי להמיר מחית תבואה לבירה. התסיסה ההטרולקטית מתנהלת בשני שלבים. ראשית, האנזים פירובט דהידרוגנאז ממיר פירובט לאצטאלדהיד. בשלב השני, האנזים אלכוהול דהידרוגנאז מעביר מימן מ- NADH לאצטאלדהיד, והופך אותו לאתנול ולפחמן דו חמצני. התהליך מחדש גם את NAD +, המאפשר המשך הגליקוליזה.

אם אי פעם הרגשת שהשרירים שלך נשרפים במהלך פעילות גופנית כבדה, אתה חווה את ההשפעה של תסיסה הומולקטית בתאי השריר שלך. פעילות גופנית מאומצת מדללת באופן זמני את אספקת החמצן של התא. בתנאים אלה, השרירים מטבוליזם פירובט לחומצה לקטית, מה שמייצר את תחושת הצריבה המוכרת. עם זאת, זוהי תגובת פער לרמות חמצן נמוכות. ללא חמצן, תאים יכולים למות במהירות.

תסיסה אנאירובית משמשת ליצירת מספר מזונות מלבד בירה. לדוגמא, כרוב מרוויח מתסיסה כדי להניב מעדנים כמו קימצ'י וכרוב כבוש. זנים מסוימים של חיידקים, כולל לקטובצילוס בולגאריקוס וסטרפטוקוקוס טרמופילים, ממירים חלב ליוגורט באמצעות תסיסה הומולקטית. התהליך מכניס את החלב, נותן טעם ליוגורט ומגביר את חומציות החלב, מה שהופך אותו לבלתי טעים לחיידקים מזיקים רבים.