Glikoliza je pretvorba molekule sladkorja s šestimi ogljiki glukoza na dve molekuli tri-ogljikove spojine piruvat in malo energije v obliki ATP (adenozin trifosfat) in NADH (molekula "nosilca elektrona"). Pojavi se v vseh celicah, tako prokariontskih (tj. Tistih, ki na splošno nimajo sposobnosti aerobike dihanje) in evkariontske (tj. tiste, ki imajo organele in v njih uporabljajo celično dihanje v celoti).
Piruvat ki nastanejo pri glikolizi, proces, ki sam ne zahteva kisika, v evkariontih poteka v mitohondrije za aerobno dihanje, katerega prvi korak je pretvorba piruvata v acetil CoA (acetil koencim A).
Če pa kisika ni ali celica nima načinov za aerobno dihanje (tako kot pri večini prokariontov), piruvat postane nekaj drugega. V anaerobno dihanje, v kaj se pretvorita dve molekuli piruvata?
Glikoliza: vir piruvata
Glikoliza je pretvorba ene molekule glukoze, C6H12O6, na dve molekuli piruvata, C3H4O3z nekaj ATP, vodikovimi ioni in NADH, ki nastajajo ob poti s pomočjo predhodnikov ATP in NADH:
C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 Pjaz → 2 C3H4O3 + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
Tukaj Pjaz pomeni "anorganski fosfat, "ali prosta fosfatna skupina, ki ni vezana na molekulo, ki vsebuje ogljik. ADP je adenozin difosfat, ki se od ADP razlikuje, kot ste lahko uganili, z eno samo prosto fosfatno skupino.
Predelava piruvata v evkariontih
Tako kot v anaerobnih pogojih je končni produkt glikolize v aerobnih pogojih piruvat. Kaj se zgodi s piruvatom v aerobnih pogojih in samo pod aerobnimi pogoji, je aerobno dihanje (sproži se z mostno reakcijo pred Krebsovim ciklom). V anaerobnih pogojih se piruvatu zgodi, da se pretvori v laktat, da se glikoliza ohranja v zgornjem toku.
Preden natančno pogledamo usodo piruvata v anaerobnih pogojih, je vredno pogledati, kaj se zgodi na to fascinantno molekulo v običajnih razmerah, ki jih sami običajno doživljate - zdaj, za primer.
Oksidacija piruvata: reakcija mostu
Mostna reakcija, imenovana tudi reakcija prehoda, poteka v mitohondrijih evkariontov in vključuje dekarboksilacijo piruvata, da nastane acetat, molekula z dvema ogljikoma. Acetatu dodamo molekulo koencima A, da nastane acetil koencim A ali acetil CoA. Ta molekula nato vstopi Krebsov cikel.
V tem trenutku se ogljikov dioksid izloči kot odpadni produkt. Potrebna ni nobena energija, prav tako se ne nabira v obliki ATP ali NADH.
Aerobno dihanje po piruvatu
Aerobno dihanje zaključi proces celičnega dihanja in vključuje Krebsov cikel in elektronska transportna veriga, oba v mitohondrijih.
Krebsov cikel vidi acetil CoA, pomešan z molekulo s štirimi ogljiki, imenovano oksaloacetat, katerega produkt se znova reducira v oksaloacetat; rezultat je malo ATP in veliko nosilcev elektronov.
Veriga prenosa elektronov porabi energijo v elektronih v omenjenih nosilcih, da proizvede veliko ATP, s potrebnim kisikom kot končni akceptor elektronov, ki preprečuje, da bi se celoten proces podpiral daleč navzgor, pri glikolizi.
Fermentacija: mlečna kislina
Kadar aerobno dihanje ni na voljo (kot pri prokariontih) ali je aerobni sistem izčrpan, ker je bila elektronska transportna veriga nasičena (tako kot pri intenzivni ali anaerobni vadbi v človeški mišici) glikoliza ne more več nadaljevati, ker ni več vira NAD_, ki bi jo obdržal gremo.
Vaše celice imajo za to rešitev. Piruvat se lahko pretvori v mlečno kislino ali laktat, da tvori dovolj NAD +, da glikoliza nekaj časa ostane v teku.
C3H4O3 + NADH → NAD+ + C3H5O3
To je geneza zloglasnega "opekline mlečne kisline", ki jo čutite med intenzivno mišično vadbo, kot je dvigovanje uteži ali celoten nabor sprintov.