Čo sa stane s pyruvátom za anaeróbnych podmienok?

Glykolýza je premena molekuly cukru so šiestimi uhlíkmi glukóza na dve molekuly trojuhlíkovej zlúčeniny pyruvát a trochu energie v podobe ATP (adenozíntrifosfát) a NADH (molekula „elektrónového nosiča“). Vyskytuje sa vo všetkých bunkách, prokaryotických (tj. Tých, ktoré väčšinou nemajú schopnosť aeróbneho prenosu) respiračné) a eukaryotické (t.j. také, ktoré majú organely a využívajú v nich bunkové dýchanie celý).

Pyruvát tvorený pri glykolýze, proces, ktorý sám o sebe nevyžaduje žiadny kyslík, prebieha v eukaryotoch do mitochondrií pre aeróbne dýchanie, ktorého prvým krokom je premena pyruvátu na acetyl CoA (acetyl koenzým A).

Pokiaľ ale nie je prítomný žiadny kyslík alebo bunke chýbajú spôsoby, ako vykonávať aeróbne dýchanie (ako to robí väčšina prokaryotov), ​​stáva sa pyruvát niečím iným. V anaeróbne dýchanie, na čo sa prevedú dve molekuly pyruvátu?

Glykolýza je premena jednej molekuly glukózy, C.₆H₁₂O₆na dve molekuly pyruvátu, C₃H₄O₃, s niekoľkými ATP, vodíkovými iónmi a NADH generovanými pozdĺž cesty pomocou prekurzorov ATP a NADH:

C.₆H₁₂O₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_i → 2 ° C₃H₄O₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Tu P_i znamenať "anorganický fosfát, „alebo voľná fosfátová skupina, ktorá nie je pripojená k molekule obsahujúcej uhlík. ADP je adenozíndifosfát, ktorý sa líši od ADP tým, ako ste asi uhádli, jednou voľnou fosfátovou skupinou.

Rovnako ako za anaeróbnych podmienok je konečným produktom glykolýzy za aeróbnych podmienok pyruvát. Čo sa stane s pyruvátom za aeróbnych podmienok a iba za aeróbnych podmienok, je aeróbne dýchanie (iniciované mostíkovou reakciou predchádzajúcou Krebsovmu cyklu). Za anaeróbnych podmienok sa stane s pyruvátom jeho premena na laktát, ktorá pomáha udržiavať priechod glykolýzy proti prúdu.

Pred podrobným preskúmaním osudu pyruvátu za anaeróbnych podmienok stojí za to pozrieť sa na to, čo sa stane k tejto fascinujúcej molekule za normálnych podmienok, ktoré sami zvyčajne zažijete - práve teraz, pre príklad.

Mostná reakcia, nazývaná tiež prechodová reakcia, prebieha v mitochondriách eukaryotov a zahŕňa dekarboxyláciu pyruvátu za vzniku octanu, molekuly s dvoma uhlíkmi. Molekula koenzýmu A sa pridá k acetátu za vzniku acetyl koenzýmu A alebo acetyl CoA. Táto molekula potom vstúpi Krebsov cyklus.

V tomto okamihu sa oxid uhličitý vylučuje ako odpadový produkt. Nie je potrebná žiadna energia ani sa nečerpá vo forme ATP alebo NADH.

Aeróbne dýchanie završuje proces bunkového dýchania a zahŕňa Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov, obidve v mitochondriách.

V Krebsovom cykle je acetyl CoA zmiešaný s štvoruhlíkovou molekulou nazývanou oxaloacetát, ktorej produkt sa postupne znova redukuje na oxaloacetát; výsledkom je trochu ATP a veľa nosičov elektrónov.

Reťazec transportu elektrónov využíva na výrobu veľkého množstva energie v elektrónoch vyššie spomenutých nosičov ATP, s potrebným kyslíkom ako konečný akceptor elektrónov, aby celý proces nebol zálohovaný ďaleko proti prúdu, pri glykolýze.

Keď aeróbne dýchanie nie je možné (ako u prokaryotov) alebo je aeróbny systém vyčerpaný, pretože reťazec transportu elektrónov bol nasýtený (ako v prípade vysoko intenzívneho alebo anaeróbneho cvičenia v ľudskom svale) už glykolýza nemôže pokračovať, pretože už neexistuje zdroj NAD_, ktorý by ju udržal ísť.

Vaše bunky majú riešenie tohto problému. Pyruvát sa môže konvertovať na kyselinu mliečnu alebo laktát, aby sa vytvoril dostatok NAD + na udržanie glykolýzy na istý čas.

C.₃H₄O₃ + NADH → NAD⁺ + C.₃H₅O₃

Toto je genéza povestného „spálenia kyselinou mliečnou“, ktoré cítite pri intenzívnom svalovom cvičení, ako napríklad pri zdvíhaní závažia alebo pri šprinte.