Kas notiek, ja lēnas glikolīzes beigās nav pieejams skābeklis?

Glikolīze ir pirmais solis elpošanas šūnās, un tam nav nepieciešams skābeklis. Glikolīze pārveido cukura molekulu divās piruvāta molekulās, iegūstot arī divas molekulas - adenozīna trifosfātu (ATP) un nikotīnamīda adenīna dinukleotīdu (NADH). Ja skābekļa nav, šūna fermentācijas procesā var metabolizēt piruvātus.

ATP ir šūnas enerģijas uzkrāšanas molekula, savukārt NADH un tā oksidētā versija NAD + piedalās šūnu reakcijās, kas saistītas ar elektronu pārnešanu, kas pazīstama kā redoksreakcijas. Ja ir skābeklis, šūna var iegūt ievērojamu ķīmisko enerģiju, sadalot piruvātu caur citronskābes ciklu, kas pārveido NADH atpakaļ par NAD +. Bez oksidēšanās šūnai jāizmanto fermentācija, lai oksidētu NADH, pirms tā palielinās līdz neveselīgam līmenim.

Piruvāts ir trīs oglekļa molekula, ko enzīms laktāta dehidrogenāze pārveido par laktātu, izmantojot procesu, kas pazīstams kā homolaktiskā fermentācija. Šajā procesā NADH tiek oksidēts NAD +, kas nepieciešams glikolīzes turpināšanai. Ja nav skābekļa, homolaktiskā fermentācija novērš NADH uzkrāšanos, kas apturētu glikolīzi un laupītu šūnai tās enerģijas avotu. Fermentācija nedod nevienu ATP molekulu, bet tā ļauj turpināt glikolīzi un radīt nelielu ATP pilienu. Homolaktiskajā fermentācijā laktāts ir vienīgais produkts.

Ja nav skābekļa, daži organismi, piemēram, raugs, var pārvērst piruvātu oglekļa dioksīdā un etanolā. Alus darītāji izmanto šo procesu, lai graudu misu pārvērstu par alu. Heterolaktiskā fermentācija norit divos posmos. Pirmkārt, enzīms piruvāta dehidrogenāze pārveido piruvātu par acetaldehīdu. Otrajā posmā enzīma spirta dehidrogenāze pārnes ūdeņradi no NADH uz acetaldehīdu, pārvēršot to etanolā un oglekļa dioksīdā. Process arī atjauno NAD +, kas ļauj turpināt glikolīzi.

Ja kādreiz esat jutis, ka smagas fiziskās slodzes laikā muskuļi sadedzina, jūs piedzīvojat homolaktiskās fermentācijas efektu jūsu muskuļu šūnās. Spēcīgs vingrinājums īslaicīgi samazina šūnas skābekļa daudzumu. Šādos apstākļos muskuļi metabolizē piruvātu pienskābē, kas rada pazīstamu dedzinošu sajūtu. Tomēr tā ir pieturas reakcija uz zemu skābekļa līmeni. Bez skābekļa šūnas var ātri nomirt.

Anaerobo fermentāciju izmanto, lai izveidotu vairākus pārtikas produktus, izņemot alu. Piemēram, kāposti gūst labumu no fermentācijas, lai iegūtu tādus gardumus kā kimchee un skābēti kāposti. Daži baktēriju celmi, ieskaitot Lactobacillus bulgaricus un Streptococcus thermophiles, homolaktiskās fermentācijas ceļā pārvērš pienu par jogurtu. Šis process pievelk pienu, piešķir jogurta garšu un palielina piena skābumu, kas padara to nepatīkamu daudzām kaitīgām baktērijām.