Vad händer när det inte finns syre tillgängligt i slutet av långsam glykolys?

Glykolys är det första steget i cellandningen, och det kräver inget syre för att fortsätta. Glykolys omvandlar en sockermolekyl till två pyruvatmolekyler, vilket också producerar två molekyler vardera av adenosintrifosfat (ATP) och nikotinamidadenindinukleotid (NADH). När syre saknas kan en cell metabolisera pyruvat genom jäsningsprocessen.

ATP är cellens energilagringsmolekyl, medan NADH och dess oxiderade version, NAD +, deltar i cellreaktionerna som involverar överföring av elektroner, så kallade redoxreaktioner. Om syre är närvarande kan cellen extrahera betydande kemisk energi genom att bryta ner pyruvat genom citronsyracykeln, som omvandlar NADH tillbaka till NAD +. Utan oxidation måste cellen använda jäsning för att oxidera NADH innan den byggs upp till ohälsosamma nivåer.

Pyruvat är en trekolmolekyl som enzymet laktatdehydrogenas omvandlar till laktat genom den process som kallas homolaktisk jäsning. I processen oxideras NADH till NAD + som behövs för att glykolys ska fortsätta. I avsaknad av syre förhindrar homolaktisk jäsning att NADH ackumuleras, vilket skulle stoppa glykolysen och beröva cellen dess energikälla. Jäsning ger inga ATP-molekyler, men det tillåter glykolys att fortsätta och producera en liten sippra ATP. Vid homolaktisk jäsning är laktat den enda produkten.

I frånvaro av syre kan vissa organismer som jäst omvandla pyruvat till koldioxid och etanol. Bryggerier utnyttjar denna process för att omvandla kornmos till öl. Heterolaktisk jäsning fortsätter i två steg. För det första omvandlar enzymet pyruvatdehydrogenas pyruvat till acetaldehyd. I det andra steget överför enzymet alkoholdehydrogenas väte från NADH till acetaldehyd och omvandlar det till etanol och koldioxid. Processen regenererar också NAD +, vilket gör att glykolys kan fortsätta.

Om du någonsin har känt att dina muskler brinner under tung fysisk aktivitet, upplever du effekten av homolaktisk jäsning i dina muskelceller. Ansträngande träning tömmer tillfälligt en cells syretillförsel. Under dessa förhållanden metaboliserar muskler pyruvat till mjölksyra, vilket ger den välbekanta brännande känslan. Detta är dock en stoppgap-reaktion på låga syrenivåer. Utan syre kan celler snabbt dö.

Anaerob jäsning används för att skapa flera livsmedel förutom öl. Till exempel har kål nytta av jäsning för att ge delikatesser som kimchee och surkål. Vissa bakteriestammar, inklusive Lactobacillus bulgaricus och Streptococcus thermophiles, omvandlar mjölk till yoghurt genom homolaktisk jäsning. Processen härdar mjölken, ger yoghurt smak och ökar mjölkens surhet, vilket gör den obehaglig för många skadliga bakterier.