מה קורה לפירובט בתנאים אנאירוביים?

גליקוליזה הוא ההמרה של מולקולת הסוכר עם שש הפחמן גלוקוז לשתי מולקולות של תרכובת שלוש הפחמן פירובט וקצת אנרגיה בצורה של ATP (אדנוזין טריפוספט) ו- NADH (מולקולת "נושאת אלקטרונים"). זה קורה בכל התאים, שניהם פרוקריוטים (כלומר, אלה בדרך כלל חסרי יכולת אירובית נשימה) ואוקריוטים (כלומר, אלה שיש להם אברונים ומשתמשים בנשימה תאית בתוכה שְׁלֵמוּת).

פירובט נוצר בגליקוליזה, תהליך שבעצמו אינו דורש חמצן, ממשיך באיקריוטים למיטוכונדריה עבור נשימה אירובית, השלב הראשון שבהם הוא הפיכת פירובט לאצטיל CoA (אצטיל קואנזים A).

אך אם אין חמצן או שהתא חסר דרכים לבצע נשימה אירובית (כמו אלה של רוב הפרוקריוטים), פירובט הופך למשהו אחר. ב נשימה אנאירובית, למה הופכות שתי המולקולות של פירובט?

גליקוליזה היא ההמרה של מולקולה אחת של גלוקוז, C₆ה₁₂או₆, לשתי מולקולות פירובט, ג₃ה₄או₃, עם כמה ATP, יוני מימן ו- NADH שנוצרו בדרך בעזרת קודמי ATP ו- NADH:

ג₆ה₁₂או₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_אני → 2 ג₃ה₄או₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

פה פ_אני מייצג "פוספט אנאורגני, "או קבוצת פוספט חופשית שאינה מחוברת למולקולה נושאת פחמן. ADP הוא אדנוזין דיפוספט, אשר שונה מ- ADP על ידי, כפי שאפשר לנחש, קבוצת פוספט חופשית אחת.

בדיוק כפי שהוא בתנאים אנאירוביים, התוצר הסופי של הגליקוליזה בתנאים אירוביים הוא פירובט. מה שקורה לפירובט בתנאים אירוביים, ורק בתנאים אירוביים, הוא נשימה אירובית (ביוזמת תגובת הגשר שקדמה למחזור קרבס). בתנאים אנאירוביים, מה שקורה לפירובט הוא הפיכתו ללקט כדי לסייע בשמירה על גליקוליזה במעלה הזרם.

לפני שמסתכלים מקרוב על גורל הפירוב בתנאים אנאירוביים, כדאי לבחון מה קורה למולקולה המרתקת הזו בתנאים הרגילים שאתה עצמך חווה בדרך כלל - ממש עכשיו דוגמא.

תגובת הגשר, המכונה גם תגובת מעבר, מתרחש במיטוכונדריה של אוקריוטים וכרוך בדקרבוקסילציה של פירובט ליצירת אצטט, מולקולה דו פחמנית. מולקולה של קואנזים A מתווספת לאצטט ליצירת אצטיל קואנזים A, או אצטיל CoA. מולקולה זו נכנסת ואז מחזור קרבס.

בשלב זה, פחמן דו חמצני מופרש כמוצר פסולת. אין צורך באנרגיה ואף לא נקטף בצורה של ATP או NADH.

נשימה אירובית משלימה את תהליך הנשימה התאית וכוללת את מחזור קרבס ואת שרשרת העברת אלקטרונים, שניהם במיטוכונדריה.

במחזור קרבס נראה אצטיל CoA מעורבב עם מולקולה של ארבע פחמן הנקראת oxaloacetate, שתוצרתה מצטמצמת ברצף שוב ל- oxaloacetate; מעט ATP והרבה מובילי אלקטרונים.

שרשרת הובלת האלקטרונים משתמשת באנרגיה שבאלקטרונים באותם נושאים הנ"ל כדי לייצר הרבה מאוד ATP, עם חמצן נדרש כמקבל האלקטרונים הסופי שישמור על התהליך כולו מגיבוי רחוק במעלה הזרם, בגליקוליזה.

כאשר הנשימה האירובית אינה אפשרות (כמו בפרוקריוטים) או שהמערכת האירובית מותשת מכיוון שרשת הובלת האלקטרונים הייתה רוויה (כמו בפעילות גופנית בעצימות גבוהה או אנאירובית בשריר האנושי), הגליקוליזה כבר לא יכולה להמשיך מכיוון שאין עוד מקור ל- NAD_ שישמור עליה הולך.

לתאים שלך יש פיתרון לכך. ניתן להמיר פירובט לחומצה לקטית, או לקטט, כדי ליצור מספיק NAD + בכדי לשמור על הגליקוליזה לזמן מה.

ג₃ה₄או₃ + NADH → NAD⁺ + ג₃ה₅או₃

זו המוצא של "צריבת חומצת החלב" הידועה לשמצה שאתה מרגיש במהלך תרגילי שרירים אינטנסיביים, כמו הרמת משקולות או מערכת ספרינטים כוללת.