Mis juhtub püruvaadiga anaeroobsetes tingimustes?

Sisu

• Glükolüüs: püruvaadi allikas
• Püruvaadi töötlemine Eukarüootides
• Püruvaadi oksüdatsioon: sillareaktsioon
• Aeroobne hingamine pärast püruvaati
• Käärimine: piimhape

Glükolüüs on kuue süsiniku suhkru molekuli muundamine glükoos kolme süsinikuühendi kahele molekulile püruvaat ja natuke energiat ATP (adenosiintrifosfaat) ja NADH ("elektronkandja" molekul) kujul. See esineb kõigis rakkudes, nii prokarüootses (s.o neis, millel tavaliselt puudub aeroobse hingamise võime) kui ka eukarüootses (s.o nendes, millel on organellid ja mis kasutavad täielikult raku hingamist).

Glükolüüsil moodustunud püruvaat, protsess, mis ise ei vaja hapnikku, liigub eukarüootides mitokondritesse aeroobne hingamine, mille esimene samm on püruvaadi muundamine atsetüül-CoA-ks (atsetüülkoensüüm A).

Kuid kui hapnikku ei esine või kui rakul puuduvad võimalused aeroobseks hingamiseks (nagu enamiku prokarüootide puhul), muutub püruvaat millekski muuks. Sisse anaeroobne hingamine, milleks muundatakse kaks püruvaadi molekuli?

Glükolüüs: püruvaadi allikas

Glükolüüs on glükoosi C ühe molekuli muundamine₆H₁₂O₆, kahele püruvaadi molekulile, C₃H₄O₃, koos ATP, vesinikuioonide ja NADH-ga, mis on teel moodustunud ATP ja NADH-i eellaste abil:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_i → 2 ° C₃H₄O₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Siin Lk_i tähistab "anorgaaniline fosfaat"või vaba fosfaatrühm, mis ei ole seotud süsinikku kandva molekuliga. ADP on adenosiindifosfaat, mis erineb ADP-st ühe vaba fosfaatrühmaga, nagu võis arvata.

Püruvaadi töötlemine Eukarüootides

Nii nagu anaeroobsetes tingimustes, on ka aeroobsetes tingimustes glükolüüsi lõppsaadus püruvaat. Mis juhtub püruvaadiga aeroobsetes tingimustes ja ainult aeroobsetes tingimustes, on aeroobne hingamine (mille käivitas Krebsi tsüklile eelnev sildreaktsioon). Anaeroobsetes tingimustes juhtub püruvaadiga selle muundamine laktaadiks, et hoida glükolüüsi ülalpool ülesvoolu.

Enne anaeroobsetes tingimustes püruvaadi saatuse tähelepanelikku uurimist tasub uurida, mis juhtub selle põneva molekuliga tavalistes tingimustes, mida teie ise tavaliselt kogete - näiteks praegu.

Püruvaadi oksüdatsioon: sillareaktsioon

Sillareaktsioon, mida nimetatakse ka üleminekureaktsioon, toimub eukarüootide mitokondrites ja hõlmab püruvaadi dekarboksüülimist, moodustades atsetaadi, kahe süsiniku molekuli. Atsetaadile lisatakse koensüüm A molekul, moodustades atsetüülkoensüümi A ehk atsetüül CoA. Seejärel siseneb see molekul Krebsi tsüklisse.

Sel hetkel eritub süsinikdioksiid jäätmetena. Energiat ei vajata ega koristata ATP või NADH kujul.

Aeroobne hingamine pärast püruvaati

Aeroobne hingamine viib raku hingamise protsessi lõpule ja hõlmab Krebsi tsüklit ja elektronide transpordiahelat, nii mitokondrites.

Krebsi tsüklis nähakse atsetüül-CoA-d segatud nelja süsiniku molekuliga, mida nimetatakse oksaloatsetaadiks, mille produkti redutseeritakse järjestikku uuesti oksaloatsetaadiks; tulemuseks on vähe ATP-d ja palju elektronide kandjaid.

Elektronide transpordiahel kasutab eelnimetatud kandjate elektronides sisalduvat energiat, et toota palju ATP koos vajaliku hapnikuga kui viimane elektronaktseptor, hoides kogu protsessi varundamist glükolüüsi ajal kaugel ülesvoolu.

Käärimine: piimhape

Kui aeroobne hingamine pole valik (nagu prokarüootides) või kui aeroobne süsteem on ammendatud, kuna elektronide transpordiahel on küllastunud (nagu inimese intensiivse intensiivsusega või anaeroobse treeningu korral inimese lihastes), ei saa glükolüüsi enam jätkata, kuna seal pole selle jätkamiseks enam NAD_-i allikas.

Teie lahtrites on selleks lahendus. Püruvaadi saab muuta piimhappeks või laktaadiks, et tekitada piisavalt NAD +, et hoida mõnda aega glükolüüs.

C₃H₄O₃ + NADH → NAD⁺ + C₃H₅O₃

See on kurikuulsa "piimhappepõletuse" teke, mida tunnete intensiivse lihaste treenimise ajal, näiteks raskuste tõstmine või kõik ss-id.