遅い解糖の終わりに利用可能な酸素がない場合はどうなりますか？

解糖は細胞呼吸の最初のステップであり、進行するのに酸素を必要としません。 解糖は、糖の分子をピルビン酸の2つの分子に変換し、アデノシン三リン酸（ATP）とニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）のそれぞれ2つの分子も生成します。 酸素がない場合、細胞は発酵の過程でピルビン酸を代謝することができます。

ATPは細胞のエネルギー貯蔵分子であり、NADHとその酸化バージョンであるNAD +は、酸化還元反応として知られる、電子の移動を伴う細胞反応に関与します。 酸素が存在する場合、細胞は、NADHをNAD +に戻すクエン酸回路を介してピルビン酸を分解することにより、かなりの化学エネルギーを抽出できます。 酸化がなければ、細胞は、NADHが不健康なレベルに達する前に、発酵を使用してNADHを酸化する必要があります。

ピルビン酸は、酵素乳酸デヒドロゲナーゼがホモ乳酸発酵として知られるプロセスを介して乳酸に変換する3炭素分子です。 その過程で、NADHは解糖が進行するために必要なNAD +に酸化されます。 酸素がない場合、ホモ乳酸発酵はNADHの蓄積を防ぎ、解糖を停止させ、細胞からエネルギー源を奪います。 発酵はATP分子を生成しませんが、解糖を継続させ、ATPの小さなトリクルを生成します。 ホモ乳酸発酵では、乳酸が唯一の製品です。

酸素がない場合、酵母などの特定の生物はピルビン酸を二酸化炭素とエタノールに変換する可能性があります。 醸造業者はこのプロセスを利用して、穀物マッシュをビールに変換します。 ヘテロ乳酸発酵は2段階で進行します。 まず、酵素ピルビン酸デヒドロゲナーゼがピルビン酸をアセトアルデヒドに変換します。 2番目のステップでは、酵素アルコールデヒドロゲナーゼが水素をNADHからアセトアルデヒドに移動させ、エタノールと二酸化炭素に変換します。 このプロセスはNAD +も再生し、解糖を継続できるようにします。

激しい運動中に筋肉が火傷したと感じたことがある場合は、筋肉細胞でホモ乳酸発酵の影響を受けています。 激しい運動は一時的に細胞の酸素供給を枯渇させます。 これらの条件下で、筋肉はピルビン酸を乳酸に代謝し、それがおなじみの灼熱感を生み出します。 ただし、これは低酸素レベルに対する一時的な反応です。 酸素がないと、細胞はすぐに死ぬ可能性があります。

嫌気性発酵は、ビール以外にもいくつかの食品を作るために使用されます。 たとえば、キャベツは発酵の恩恵を受けて、キムチやザワークラウトなどの珍味を生み出します。 LactobacillusbulgaricusやStreptococcusthermophilesなどの特定の菌株は、ホモ乳酸発酵によってミルクをヨーグルトに変換します。 このプロセスは、ミルクを凝固させ、ヨーグルトの風味を与え、ミルクの酸性度を高めます。これにより、多くの有害なバクテリアにとって口に合わなくなります。