Co się dzieje z pirogronianem w warunkach beztlenowych?

Glikoliza jest konwersja sześciowęglowej cząsteczki cukru glukoza do dwóch cząsteczek związku trójwęglowego pirogronian i trochę energii w postaci ATP (trójfosforan adenozyny) i NADH (cząsteczka „nośnika elektronów”). Występuje we wszystkich komórkach, zarówno prokariotycznych (tj. tych, które na ogół nie mają zdolności do aerobiku oddychanie) i eukariotyczne (tj. te, które mają organelle i wykorzystują oddychanie komórkowe w swoim całość).

pirogronian powstały w glikolizie, proces, który sam w sobie nie wymaga tlenu, przebiega u eukariontów do mitochondriów na oddychanie aerobowe, którego pierwszym etapem jest konwersja pirogronianu do acetylo-CoA (acetylokoenzymu A).

Ale jeśli nie ma tlenu lub komórce brakuje sposobów na oddychanie tlenowe (jak to ma miejsce u większości prokariontów), pirogronian staje się czymś innym. W oddychanie beztlenowe, w co przekształcają się dwie cząsteczki pirogronianu??

Glikoliza to konwersja jednej cząsteczki glukozy, C₆H₁₂O₆, do dwóch cząsteczek pirogronianu, C

do₆H₁₂O₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_ja → 2 C₃H₄O₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Tutaj P_ja oznacza "fosforan nieorganiczny” lub wolna grupa fosforanowa nieprzyłączona do cząsteczki zawierającej węgiel. ADP jest difosforan adenozyny, który różni się od ADP, jak można się domyślić, pojedynczą wolną grupą fosforanową.

Tak jak w warunkach beztlenowych, końcowym produktem glikolizy w warunkach tlenowych jest pirogronian. To, co dzieje się z pirogronianem w warunkach tlenowych i tylko w warunkach tlenowych, to oddychanie aerobowe (zainicjowane przez reakcję mostkową poprzedzającą cykl Krebsa). W warunkach beztlenowych to, co dzieje się z pirogronianem, to jego konwersja do mleczanu, aby pomóc w utrzymaniu glikolizy w górę rzeki.

Zanim przyjrzymy się bliżej losowi pirogronianu w warunkach beztlenowych, warto przyjrzeć się temu, co się dzieje do tej fascynującej molekuły w normalnych warunkach, których ty sam zazwyczaj doświadczasz – teraz, bo przykład.

Reakcja mostkowa, zwana także reakcja przejściowa, odbywa się w mitochondriach eukariontów i polega na dekarboksylacji pirogronianu z wytworzeniem dwuwęglowej cząsteczki octanu. Cząsteczka koenzymu A jest dodawana do octanu, tworząc acetylokoenzym A lub acetylo-CoA. Ta cząsteczka następnie wchodzi cykl Krebsa.

W tym momencie dwutlenek węgla jest wydalany jako produkt odpadowy. Nie jest wymagana żadna energia ani nie jest zbierana w postaci ATP lub NADH.

Oddychanie tlenowe kończy proces oddychania komórkowego i obejmuje cykl Krebsa oraz łańcuch transportu elektronów, zarówno w mitochondriach.

W cyklu Krebsa acetylo-CoA miesza się z czterowęglową cząsteczką zwaną szczawiooctanem, której produkt jest kolejno redukowany do szczawiooctanu; powstaje trochę ATP i dużo nośników elektronów.

Łańcuch transportu elektronów wykorzystuje energię w elektronach w wyżej wymienionych nośnikach do wytworzenia dużej ilości ATP, z wymaganym tlenem jako ostateczny akceptor elektronów, aby cały proces nie cofał się daleko w górę, podczas glikolizy.

Gdy oddychanie tlenowe nie wchodzi w grę (jak u prokariontów) lub system tlenowy jest wyczerpany, ponieważ łańcuch transportu elektronów został nasycony (jak w przypadku ćwiczeń o wysokiej intensywności lub beztlenowych w mięśniach ludzkich), glikoliza nie może dłużej trwać, ponieważ nie ma już źródła NAD_, aby go utrzymać chodzenie.

Twoje komórki mają na to obejście. Pirogronian można przekształcić w kwas mlekowy lub mleczan, aby wytworzyć wystarczającą ilość NAD+, aby utrzymać glikolizę przez jakiś czas.

do₃H₄O₃ + NADH → NAD⁺ + C₃H₅O₃

To jest geneza głośnego „oparzenia kwasem mlekowym”, które odczuwasz podczas intensywnych ćwiczeń mięśni, takich jak podnoszenie ciężarów lub seria sprintów.