Tartalom
- A fermentációs táblázat beállítása: Glikolízis
- Hol és mikor történik a tejsav erjesztése?
- Tejsav erjesztés
- Szoptatás és testgyakorlás
- Tejsav és "The Burn": Mítosz?
A "fermentáció" szóval ismeretes mértékben hajlandó hozzákapcsolni az alkoholtartalmú italok készítésének folyamatához. Noha ez valóban kihasználja az egyik típusú erjesztést (formálisan és nem titokzatosan nevezik) alkoholos erjedés), egy második típus, tejsav erjedés, valójában létfontosságú, és szinte biztosan bizonyos mértékig előfordul a saját testében, amikor ezt olvassa.
A fermentáció bármilyen mechanizmust jelent, amelynek segítségével a sejt felhasználhatja a glükózt energia kibocsátására adenozin-trifoszfát (ATP) formájában oxigén hiányában - azaz anaerob körülmények között. Alatt minden körülmények között - például oxigénnel vagy anélkül, valamint eukarióta (növényi és állati) és prokarióta (baktérium) sejtekben is - a glükóz molekula metabolizmusa, az úgynevezett glikolízis, több lépésben megy végbe két molekula piruvát előállításához. Akkor mi történik, attól függ, hogy melyik szervezetben vesz részt, és hogy van-e oxigén.
A fermentációs táblázat beállítása: Glikolízis
Minden szervezetben glükóz (C6H12O6) energiaforrásként használják, és kilenc különálló kémiai reakció sorozatában alakulnak át piruváttá. Maga a glükóz mindenféle élelmiszer lebontásából származik, beleértve a szénhidrátokat, fehérjéket és zsírokat. Ezek a reakciók mind a sejt citoplazmában zajlanak, függetlenül a sejtek speciális gépeitől. A folyamat az energia befektetésével kezdődik: Két foszfátcsoport, mindegyik ATP molekulából vett, kapcsolódik a glükózmolekulához, két adenozin-difoszfát (ADP) molekulát hagyva hátra. Az eredmény egy olyan molekula, amely a gyümölcscukor-fruktózra hasonlít, de a két foszfátcsoport kapcsolódik. Ez a vegyület három szén-molekula, a dihidroxi-aceton-foszfát (DHAP) és a gliceráldehid-3-foszfát (G-3-P) két részre osztódik, amelyek kémiai összetétele azonos, de alkotóelemeik eltérő elrendezése; a DHAP-t ezután egyébként G-3-P-vé alakítják.
A két G-3-P molekula ezután belép a nn glikolízis energiatermelő szakaszába. A G-3-P (és ne felejtsd el, hogy ezek közül kettő létezik) egy protonból vagy hidrogénatomból adódik egy NAD + molekulához (nikotinamid-adenin-dinukleotid, számos energiahordozó számos celluláris reakcióban) NADH előállításához, míg a NAD egy foszfátot G-3-P-ként adományoz, hogy biszfoszfliceráttá (BPG) alakítsák, amely két foszfát vegyülete. Ezek mindegyikét adják az ADP-nek, hogy két ATP-t képezzen, amint a piruvát végül létrejön. Emlékezzünk azonban arra, hogy minden, ami a hat széncukor két háromszéncukorra történő felosztása után történik, megismétlődik, tehát ez azt jelenti, hogy a glikolízis nettó eredménye négy ATP, két NADH és két piruvát molekula.
Fontos megjegyezni, hogy a glikolízist anaerobnak tekintik, mert oxigén nem szükséges hogy a folyamat megtörténjen. Könnyű összetéveszteni ezt a "csak akkor, ha nincs jelen oxigén". Ugyanígy lehet lehajtani egy dombról egy autóban, még egy teljes gáztartály mellett, és így "gáztalanul vezetni". A glikolízis ugyanúgy bontakozik ki, függetlenül attól, hogy az oxigén nagy mennyiségben van-e, kisebb mennyiségben vagy egyáltalán nem.
Hol és mikor történik a tejsav erjesztése?
Miután a glikolízis elérte a piruvát lépést, a piruvát molekulák sorsa az adott környezettől függ. Az eukariótákban, ha elegendő mennyiségű oxigén van jelen, szinte az összes piruvát aerob légzésbe kerül. E kétlépéses eljárás első lépése a Krebsz-ciklus, amelyet citromsav-ciklusnak vagy trikarbonsav-ciklusnak is neveznek; a második lépés az elektronszállító lánc. Ezek a sejtek mitokondriumaiban fordulnak elő, organellákban, amelyeket gyakran hasonlítanak az apró erőművekhez. Néhány prokarióta részt vehet az aerob metabolizmusban annak ellenére, hogy nincs mitokondriuma vagy más organellája ("fakultatív aerob"), de nagyrészt önmagában csak anaerob metabolikus útvonalakon képes kielégíteni energiaigényét, és sok baktériumot valójában mérgeznek az oxigén (a "kötelező anaerobok").
Ha elegendő oxigén van nem A prokariótákban és a legtöbb eukariótaban a piruvát belép a tejsav fermentációs útjába. Kivétel ez alól az egysejtű eukarióta élesztő, a gomba, amely metabolizálja a piruvátot etanolra (az alkoholtartalmú italokban található két széntartalmú alkohol). Alkoholos erjesztés során szén-dioxid-molekulát távolítanak el a piruvátból, hogy acetaldehidet állítsanak elő, majd hidrogénatomot kapcsolnak az acetaldehidhez az etanol előállítása céljából.
Tejsav erjesztés
A glikolízis elvileg határozatlan ideig folytatódhat, hogy energiát szállítson a szülő szervezethez, mivel minden glükóz nettó energianyereséget eredményez. Végül is, a glükóz többé-kevésbé folyamatosan táplálható be a rendszerbe, ha a szervezet egyszerűen csak eleget eszik, és az ATP lényegében megújuló erőforrás. A korlátozó tényező a NAD elérhetősége+, és itt jön be a tejsav erjedése.
A laktátdehidrogenáz (LDH) nevű enzim proton (H+) a piruváttá, és a folyamat során a glikolízis során keletkező NADH egy része visszatér NAD-ba+. Ez NAD-t biztosít+ molekula, amely "upstream" -be visszatérhet, hogy részt vegyen a glikolízisben, és így segítse a fenntartását. A valóságban ez nem egészen helyreállító tényező az organizmusok anyagcseréje szempontjából. Például az embereket alkalmazva még a nyugalomban ülő személy sem tudta teljesíteni anyagcsere-szükségleteit önmagában a glikolízis révén. Ez valószínűleg nyilvánvaló abban a tényben, hogy amikor az emberek abbahagyják a légzést, az oxigénhiány miatt nem tudják sokáig fenntartani az életet. Ennek eredményeként a glikolízis és az erjedés kombinációja valójában csak akadálymentesség, egy módja annak, hogy egy kicsi kiegészítő üzemanyag-tartályra támaszkodjon, amikor a motornak extra üzemanyagra van szüksége. Ez a koncepció alkotja a gyakorlati világban a beszélgetés kifejezéseinek teljes alapját: „Érezze az égést”, „érintse meg a falot” és mások.
Szoptatás és testgyakorlás
Ha a tejsav - olyan anyag, amiről már szinte biztosan hallottál, ismét a testgyakorlás során - úgy hangzik, mint ami a tejben megtalálható (valószínűleg látta a termékneveket, mint például a Lactaid a helyi tejhűtőben), ez nem véletlen. A laktátot elöször 1780-ban izolálták az elévült tejből. (Laktát a tejsav azon formájának a neve, amely egy protont adományozott, ahogyan azt minden sav elvégzi. Ez a savaknak az "amin" és "-sav" elnevezési módszere az egész kémiai területekre kiterjed.) Amikor fut vagy súlyemelést végz, vagy részt vesz egy nagy intenzitású testmozgásban - bármi, ami valójában kellemetlenül nehéz légzést okoz - aerob anyagcsere , amely az oxigénre támaszkodik, már nem elegendő ahhoz, hogy lépést tartson a dolgozó izmok igényeivel.
Ilyen körülmények között a test "oxigéntartozékba" kerül, ami tévesen jelenik meg, mivel a valódi probléma egy celluláris készülék, amely "csak" 36 vagy 38 ATP-t termel egy molekulánként a glükózból. Ha a testmozgás intenzitása fennmarad, a test megpróbál lépést tartani azáltal, hogy magas sebességfokozatba dobja az LDH-t és annyi NAD-ot generál+ a piruvát laktáttá történő átalakításával. Ezen a ponton a rendszer aerob komponense egyértelműen ki van emelve, és az anaerob komponens ugyanúgy küzd, mintha valaki kétségbeesetten kiszabadít egy hajót, és észreveszi, hogy erőfeszítései ellenére a vízszint továbbra is kúszik.
A fermentáció során képződő laktáthoz hamarosan proton kapcsolódik, amely tejsavat hoz létre. Ez a sav a munka fenntartása mellett az izmokban felhalmozódik, amíg végül az ATP előállításához vezető összes út egyszerűen nem tud lépést tartani. Ebben a szakaszban az izommunkának lelassulnia vagy teljesen le kell állnia. Az a futó, aki mérföldes versenyben áll, de kissé túl gyorsan indul fitneszének eléréséhez, három körbe kerülhet a négykörös versenyen, máris elcsípve az oxigéntartalmat. Annak érdekében, hogy egyszerűen befejezze, drasztikusan le kell lassulnia, és izmait annyira meg kell adóztatni, hogy futási formája vagy stílusa láthatóan szenvedni fog. Ha valaha is figyeltél egy futót egy hosszú versenyen, például a 400 métert (amely a világszínvonalú sportolóknak kb. 45-50 másodpercet vesz igénybe) súlyosan lelassul a verseny utolsó részében, akkor valószínűleg észrevetted, hogy ő vagy szinte Úszik. Ez lazán szólva az izomkárosodásnak tulajdonítható: Bármilyen tüzelőanyag-forrás hiányában az atléta izmainak szálai egyszerűen nem képesek teljesen vagy pontosan összehúzódni, és ennek következménye egy futó, aki hirtelen úgy néz ki, mintha láthatatlan zongorát vagy másik nagy tárgy a hátán.
Tejsav és "The Burn": Mítosz?
A tudósok már régóta tudják, hogy a tejsav gyorsan felépül az izmokban, amelyek a kudarc küszöbén vannak. Hasonlóképpen, jól bevált, hogy az a fajta testmozgás, amely az ilyen típusú gyors izomromláshoz vezet, egyedi és jellegzetes égési érzést okoz az érintett izmokban. (Nem nehéz ezt felidézni; ejtsen a padlóra, és próbáljon meg 50 megszakítás nélküli push-ot végrehajtani, és gyakorlatilag biztos, hogy a mellkas és a váll izmai hamarosan „égetnek”.) Ezért elég természetes volt. feltételezés hiányában azt feltételezni, hogy maga a tejsav okozta az égést, és hogy a tejsav maga is mérgező anyag volt - szükséges gonosz a nagyon szükséges NAD előállításánál+. Ezt a hiedelmet alaposan elterjesztették az egész gyakorló közösségben; menj egy pályaszakaszra vagy egy 5K közúti versenyre, és valószínűleg azt hallja, hogy a futók fájnak, hogy fájnak az előző napok edzéséből, mivel a lábaikban túl sok tejsav van.
A legújabb kutatások megkérdőjelezték ezt a paradigmát. A laktátot (itt ezt a kifejezést és a "tejsavat" felváltva használják az egyszerűség kedvéért) úgy találták, hogy bármi más, mint pazarló molekula, amely nem az izom elégtelenségének vagy égésének oka. Úgy tűnik, hogy mind a sejtek és szövetek közötti jelátviteli molekulának, mind pedig a jól álcázott tüzelőanyag-forrásnak szolgál.
Az a hagyományos indok, amely szerint a laktát állítólag okozza az izomkárosodást, az alacsony pH (magas savtartalom) a dolgozó izmokban. A test normál pH-ja közeli semleges állapotban van a savas és a lúgos között, de a tejsav, amely protonjait elvezeti, hogy laktátvá váljon, hidrogénionokkal elárasztja az izmokat, és így önmagukban nem képesek működni. Ezt az ötletet azonban az 1980-as évek óta komolyan vitatják. A más elméletet előmozdító tudósok szerint a H+ amely a működő izmokban felépül, valójában tejsavból származik. Ez az ötlet elsősorban a piruvátból felfelé irányuló glikolízis-reakciók szoros vizsgálatából származott, amelyek mind a piruvát, mind a laktát szintjét befolyásolták. Emellett edzés közben több tejsav szállítódik az izomsejtekből, mint azt korábban hitték, így korlátozva annak képességét, hogy H+ az izmokba. Ennek a laktátnak egy részét a máj felveheti, és glükóz előállításához felhasználhatja a glikolízis fordított lépéseinek követésével. Összegezve, hogy a kérdés körül 2018-tól még mindig fennáll-e zavar, egyes tudósok még a laktát alkalmazását is javasolták testmozgáshoz, így a régóta tartott ötleteket teljesen fejjel lefelé fordítva.