Hva skjer med pyruvat under anaerobe forhold?

Innhold

• Glykolyse: Kilden til Pyruvat
• Pyruvat-behandling i eukaryoter
• Pyruvat oksidasjon: broreaksjonen
• Aerob respirasjon etter pyruvat
• Fermentering: Melkesyre

glykolyse er omdannelsen av sukkermolekylet med seks karbon glukose til to molekyler av den tre-karbonforbindelse pyruvat og litt energi i form av ATP (adenosintrifosfat) og NADH (et "elektronbærer" -molekyl). Det forekommer i alle celler, både prokaryote (dvs. de som vanligvis mangler kapasitet for aerob respirasjon) og eukaryot (dvs. de som har organeller og benytter seg av cellulær respirasjon i sin helhet).

Pyruvatet som dannes ved glykolyse, en prosess som i seg selv ikke krever noe oksygen, fortsetter i eukaryoter til mitokondriene for aerobisk respirasjonder det første trinnet er omdannelsen av pyruvat til acetyl CoA (acetylkoenzym A).

Men hvis det ikke er oksygen eller cellen mangler måter å utføre aerob respirasjon (som de fleste av prokaryoter), blir pyruvat noe annet. I anaerob respirasjon, hva blir de to molekylene av pyruvat omdannet til?

Glykolyse: Kilden til Pyruvat

Glykolyse er omdannelsen av ett molekyl av glukose, C₆H₁₂O₆, til to molekyler av pyruvat, C₃H₄O₃, med noen ATP, hydrogenioner og NADH generert underveis ved hjelp av ATP og NADH forløpere:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_Jeg → 2 C.₃H₄O₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Her P_Jeg står for "uorganisk fosfat, "eller en fri fosfatgruppe som ikke er festet til et karbonholdig molekyl. ADP er adenosindifosfat, som skiller seg fra ADP av, som du kanskje har gjettet, en enkelt fri fosfatgruppe.

Pyruvat-behandling i eukaryoter

Akkurat som det er under anaerobe forhold, er sluttproduktet av glykolyse under aerobe forhold pyruvat. Det som skjer med pyruvat under aerobe forhold, og bare under aerobe forhold, er aerob respirasjon (initiert av broreaksjonen før Krebs syklus). Under anaerobe forhold er det som skjer med pyruvat at det blir omdannelse til laktat for å hjelpe med å holde glykolysetuging oppstrøms.

Før du ser nøye på skjebnen til pyruvat under anaerobe forhold, er det verdt å se på hva som skjer med dette fascinerende molekylet under de normale forholdene du selv opplever - akkurat nå, for eksempel.

Pyruvat oksidasjon: broreaksjonen

Broreaksjonen, også kalt overgangsreaksjon, foregår i mitokondriene til eukaryoter og involverer dekarboksylering av pyruvat for å danne acetat, et to-karbon molekyl. Et molekyl av koenzym A blir tilsatt til acetatet for å danne acetylkoenzym A, eller acetyl CoA. Dette molekylet går deretter inn i Krebs-syklusen.

På dette tidspunktet skilles karbondioksid ut som et avfallsprodukt. Det kreves ingen energi og heller ikke høstes i form av ATP eller NADH.

Aerob respirasjon etter pyruvat

Aerob respirasjon fullfører prosessen med cellulær respirasjon og inkluderer Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden, begge i mitokondriene.

I Krebs-syklusen blir acetyl CoA blandet med et fire-karbonmolekyl kalt oksaloacetat, hvis produkt blir sekvensielt redusert til oksaloacetat; litt ATP og mange elektronbærere resulterer.

Elektrontransportkjeden bruker energien i elektronene i de nevnte transportørene for å produsere mye ATP, med oksygen som kreves som den endelige elektronakseptor for å forhindre at hele prosessen støttes langt oppstrøms ved glykolyse.

Fermentering: Melkesyre

Når aerob respirasjon ikke er et alternativ (som i prokaryoter) eller det aerobe systemet er utmattet fordi elektrontransportkjeden er blitt mettet (som ved høy intensitet, eller anaerob trening i menneskelig muskel), kan glykolyse ikke lenger fortsette, fordi det er ikke lenger en kilde til NAD_ for å holde det gående.

Cellene dine har en løsning på dette. Pyruvat kan omdannes til melkesyre, eller laktat, til å generere nok NAD + til å holde glykolyse i gang en stund.

C₃H₄O₃ + NADH → NAD⁺ + C₃H₅O₃

Dette er gjenstanden for den beryktede "melkesyreforbrenningen" du føler under intens muskeltrening, som å løfte vekter eller et komplett sett med ss.