Что происходит с пируватом в анаэробных условиях?

Содержание

• Гликолиз: источник пирувата
• Переработка пирувата у эукариот
• Окисление пирувата: мостиковая реакция
• Аэробное дыхание после пирувата
• Ферментация: молочная кислота

гликолиз преобразование молекулы сахара с шестью углеродами глюкоза к двум молекулам трехуглеродного соединения пируват и немного энергии в форме АТФ (аденозинтрифосфат) и NADH (молекула "электронного носителя"). Он встречается во всех клетках, как прокариотических (то есть тех, у которых обычно отсутствует способность к аэробному дыханию), так и эукариотических (то есть тех, которые имеют органеллы и используют клеточное дыхание в целом).

Пируват, образующийся при гликолизе, процессе, который сам по себе не требует кислорода, у эукариот переходит в митохондрии для аэробного дыхания, первой стадией которого является превращение пирувата в ацетил-КоА (ацетил-кофермент А).

Но если кислорода нет или у клетки нет способов выполнять аэробное дыхание (как у большинства прокариот), пируват становится чем-то другим. В анаэробное дыханиево что превращаются две молекулы пирувата?

Гликолиз: источник пирувата

Гликолиз - это конверсия одной молекулы глюкозы, С₆ЧАС₁₂О₆, до двух молекул пирувата, С₃ЧАС₄О₃с некоторым количеством АТФ, ионы водорода и НАДН, образующиеся по пути с помощью предшественников АТФ и НАДН:

С₆ЧАС₁₂О₆ + 2 NAD + 2 ADP + 2 P_я → 2 C₃ЧАС₄О₃ + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 спс

Вот п_я обозначает "неорганический фосфатили свободная фосфатная группа, не присоединенная к углеродсодержащей молекуле. АДФ является аденозин дифосфаткоторый отличается от ADP, как вы могли догадаться, одной свободной фосфатной группой.

Переработка пирувата у эукариот

Как и в анаэробных условиях, конечным продуктом гликолиза в аэробных условиях является пируват. То, что происходит с пируватом в аэробных условиях и только в аэробных условиях, - это аэробное дыхание (инициируемое мостиковой реакцией, предшествующей циклу Кребса). В анаэробных условиях с пируватом происходит его превращение в лактат, чтобы сохранить пили гликолиза в верхнем течении.

Прежде чем присмотреться к судьбе пирувата в анаэробных условиях, стоит взглянуть на то, что происходит с этой удивительной молекулой в обычных условиях, которые вы обычно испытываете - например, прямо сейчас.

Окисление пирувата: мостиковая реакция

Мостовая реакция, также называемая реакция перехода, происходит в митохондриях эукариот и включает декарбоксилирование пирувата с образованием ацетата, двухуглеродной молекулы. Молекула кофермента А добавляется к ацетату с образованием ацетилкофермента А или ацетил-КоА. Затем эта молекула входит в цикл Кребса.

В этот момент углекислый газ выделяется в виде отходов. Никакой энергии не требуется, и никакой урожай не собирается в форме АТФ или NADH.

Аэробное дыхание после пирувата

Аэробное дыхание завершает процесс клеточного дыхания и включает цикл Кребса и цепь переноса электронов, как в митохондриях.

Цикл Кребса представляет собой ацетил-КоА, смешанный с четырехуглеродной молекулой, называемой оксалоацетат, продукт которой снова последовательно восстанавливается до оксалоацетата; мало АТФ и много электронных носителей.

Цепь переноса электронов использует энергию электронов в этих вышеупомянутых носителях, чтобы произвести много АТФ, с кислородом требуется в качестве конечного акцептора электронов, чтобы удержать весь процесс от резервного копирования далеко вверх по течению, при гликолизе.

Ферментация: молочная кислота

Когда аэробное дыхание не подходит (как у прокариот) или аэробная система исчерпана из-за насыщения цепи переноса электронов (как при высокоинтенсивной или анаэробной нагрузке на мышцы человека), гликолиз больше не может продолжаться, потому что больше не является источником NAD_, чтобы поддерживать его.

Ваши клетки имеют обходной путь для этого. Пируват может быть преобразован в молочную кислоту или лактат, чтобы генерировать достаточно NAD +, чтобы поддерживать гликолиз на некоторое время.

С₃ЧАС₄О₃ + НАД → НАД⁺ + C₃ЧАС₅О₃

Это происхождение печально известного «ожога молочной кислотой», который вы ощущаете во время интенсивных мышечных упражнений, таких как поднятие тяжестей или полный набор сс.