Αντιδραστήρια ζύμωσης γαλακτικού οξέος

Ζύμωση γαλακτικού οξέος και ATP

γαλακτικού οξέος είναι ένα ένζυμο που μετατρέπει το πυροσταφυλικό 3-άνθρακα σε γαλακτικό οξύ, το οποίο είναι απαραίτητο για την παραγωγή ATP στα μυϊκά κύτταρα κατά τη διάρκεια χαμηλών επιπέδων οξυγόνου. Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ παράγει επίσης αλκοόλη ως υποπροϊόν. Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι συχνά το πρώτο βήμα στο μεταβολισμό των αμύλων και των σακχάρων και αποτελεί σημαντικό μέρος της ανθρώπινης διατροφής. Εμφανίζεται όταν τα μυϊκά κύτταρα τελειώνουν από οξυγόνο.

Μονοπάτι Embden-Meyerhof

Embden-Meyerhof Η ζύμωση Embden-Meyerhof είναι η διαδικασία που μετατρέπει τη γλυκόζη, έναν οργανικό πρόδρομο, σε γαλακτικό οξύ. Η οξείδωση της γλυκόζης αποδίδει 56 kcal ανά mole, τα οποία τα κύτταρα χρησιμοποιούν για να παράγουν ATP. Αυτή η οδός αποδίδει επίσης γαλακτικό οξύ, με ένα αναγωγικό βήμα που το ανάγει σε πυροσταφυλικό. Οι ζυμώσεις Embden-Meyerhof παράγουν ένα ευρύ φάσμα τελικών προϊόντων, ανάλογα με τις οδούς που ακολουθούνται στο αναγωγικό βήμα.

Αυτό το μονοπάτι χρησιμοποιείται ευρέως σε βιοτεχνολογικές εφαρμογές. Είναι υπεύθυνο για την ολοκλήρωση του κύκλου NADH/NAD+ στα βακτήρια και παρέχει πρόδρομες ουσίες για τη βιοσύνθεση πολλών μακρομορίων. Επομένως, αυτή η οδός δικαίως ονομάζεται αμφιβολική οδός επειδή έχει καταβολικές και αναβολικές λειτουργίες. Τα ένζυμα που εμπλέκονται σε αυτό το μονοπάτι ονομάζονται φωσφοκετολάση.

Παρά την ευρεία χρήση του LAB ως βιομηχανικής διαδικασίας, μόνο λίγα προϊόντα παράγονται σε αυτή την κλίμακα. Υπάρχουν μόνο λίγοι μικροοργανισμοί ικανοί να παράγουν γαλακτικό οξύ σε βιομηχανικό περιβάλλον. Παρόλα αυτά, η παραγωγή γαλακτικού οξέος εξακολουθεί να είναι ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα της LAB και η ζήτηση για αυτό αυξάνεται κάθε χρόνο.

Γλυκόλυση

Πολλά βακτήρια χρησιμοποιούν τη οδό ζύμωσης γαλακτικού οξέος για να ολοκληρώσουν τον κύκλο NADH/NAD+. Η ζύμωση του γαλακτικού οξέος δημιουργεί πυροσταφυλικό, μια ένωση οξειδωμένου άνθρακα. Το πυροσταφυλικό μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε γαλακτικό οξύ, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ATP. Η διαδικασία παράγει επίσης αλκοόλ και διοξείδιο του άνθρακα, τα οποία είναι υποπροϊόντα της γλυκόλυσης.

Ένα άλλο σημαντικό συστατικό της διαδικασίας είναι ένα ένζυμο που ονομάζεται αφυδρογονάση αλκοόλης. Και τα δύο ένζυμα είναι απαραίτητα για τη γλυκόλυση. Επιπλέον, πρέπει να αναγεννώνται συνεχώς για να παράγουν NAD+, ένα αντιδραστήριο οξειδοαναγωγικής σαΐτας υδρογόνου. Και τα δύο αυτά ένζυμα απαιτούνται επίσης για την αλκοολική ζύμωση. Τα δύο συστατικά συνεργάζονται για να παράγουν γλυκόζη. Εάν αυτά τα δύο συστατικά δεν υπάρχουν, η γλυκόλυση δεν θα ήταν δυνατή.

Οι χημικές εξισώσεις της ζύμωσης αιθανόλης και γαλακτικού οξέος ακολουθούν τις ίδιες οδούς. Τα πρώτα δέκα βήματα της γλυκόλυσης περιλαμβάνουν τη χρήση 11 ενζύμων για τη διάσπαση της γλυκόζης σε γαλακτικό οξύ. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, δύο ένζυμα αντικαθιστούν τη γαλακτική αφυδρογονάση. Το δεύτερο ένζυμο είναι η πυροσταφυλική αποκαρβοξυλάση, η οποία μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε γαλακτικό οξύ.

Η χρήση ζυμώσεων όπως το γαλακτικό οξύ είναι μια κύρια πηγή ενέργειας στα κύτταρα. Τα κύτταρα που δεν διαθέτουν αναπνευστική αλυσίδα ή ζουν κάτω από δυσμενείς συνθήκες μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτόν τον μηχανισμό για να παράγουν ενέργεια. Τελικά, η ζύμωση παρέχει μια σημαντική πηγή ενέργειας και αποτελεί βασικό συστατικό της διαδικασίας παραγωγής ATP στο ανθρώπινο σώμα. Εάν η ζύμωση χρησιμοποιείται στο ανθρώπινο σώμα, χρησιμοποιείται για τη δημιουργία αιθανόλης, μπύρας και άλλων βιοκαυσίμων.

Γλυκόζη

Η ζύμωση γαλακτικού οξέος συμβαίνει σε πολλές περιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένων των μυϊκών κυττάρων μετά την άσκηση. Το γαλακτικό σχηματίζεται από τη γλυκόζη απουσία οξυγόνου και αυτή η διαδικασία είναι υπεύθυνη για τον πόνο του μυϊκού ιστού μετά την άσκηση. Η γλυκόζη, μαζί με τη λακτόζη, είναι το αντιδραστήριο σε αυτή τη διαδικασία. Σε αντίθεση με τη μαγιά, ωστόσο, η ζύμωση με γαλακτικό οξύ δεν παράγει διοξείδιο του άνθρακα. Αντίθετα, το τελικό προϊόν είναι ένα απλό μόριο σακχάρου που ονομάζεται γαλακτικό, πρόδρομος του ATP.

Η γλυκόζη και το νερό είναι τα δύο αντιδραστήρια που απαιτούνται για την ομογαλακτική ζύμωση, την πιο κοινή μέθοδο παρασκευής γιαουρτιού. Η διαδικασία είναι αναερόβια και παράγει τέσσερα μόρια γαλακτικού οξέος. Η λακτόζη είναι ένα συστατικό του φυσικού γιαουρτιού, αλλά παράγεται λίγο γαλακτικό οξύ. Το αποτέλεσμα είναι ένα προϊόν με ξινή γεύση που υπάρχει στη φύση.

Η συνολική οδός της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος μπορεί να εκφραστεί ως εξίσωση. Τα αντιδρώντα είναι η γλυκόζη, το πυροσταφυλικό οξύ και το ATP. Η γλυκόζη διασπάται σε δύο πυροσταφυλικά κατά τη διάρκεια της γλυκολυτικής διαδικασίας και ζυμώνεται περαιτέρω για να σχηματίσει γαλακτικό οξύ. Στη συνέχεια παράγεται το ATP και το NAD+ ανακτάται για να συνεχιστεί η γλυκολυτική διαδικασία.

ATP

Η ζύμωση γαλακτικού οξέος είναι μια αναερόβια διαδικασία κατά την οποία η γλυκόζη διασπάται για να παράγει γαλακτικά οξέα και λίγο ATP. Αυτή η διαδικασία μπορεί επίσης να ονομαστεί αλκοολική ζύμωση, αναερόβια αναπνοή σε κύτταρα ζύμης ή φυτών. Αυτή η διαδικασία ζύμωσης είναι ο λόγος που τα περισσότερα γιαούρτια έχουν ξινή γεύση. Ακολουθούν ορισμένα στοιχεία σχετικά με τη ζύμωση γαλακτικού οξέος και το ATP.

Η ζύμωση του πυροσταφυλικού διευκολύνει την παραγωγή ΑΤΡ απουσία οξυγόνου προς γαλακτικό οξύ. Η διαδικασία της ζύμωσης αναπληρώνει το κυτταρικό ΝΑ, το οποίο είναι απαραίτητο για το επόμενο βήμα της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος, τη γλυκόλυση. Αυτή η αντίδραση δεν θα συνέβαινε εάν οι συγκεντρώσεις ΝΑ ήταν πολύ χαμηλές. Τα βήματα παραγωγής ΑΤΡ θα πρέπει να σταματήσουν από το οξυγόνο, τον τελικό δέκτη ηλεκτρονίων σε αερόβιες συνθήκες.

Όταν δεν έχουμε αρκετό οξυγόνο, χρησιμοποιούμε την ενέργεια που παράγουμε με την κυτταρική αναπνοή. Το ATP είναι βασικό συστατικό του ενεργειακού μεταβολισμού, επομένως η ζύμωση του γαλακτικού οξέος είναι σημαντική για την παραγωγή ενέργειας του σώματός μας. Εκτός από την παραγωγή ενέργειας, η ζύμωση γαλακτικού οξέος αναγεννά επίσης το NAD+, επιτρέποντας τη συνέχιση της γλυκόλυσης υπό συνθήκες στερημένες από οξυγόνο. Το ATP είναι ένα υποπροϊόν αυτής της διαδικασίας.

Το ATP παράγεται κατά τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος στα ανθρώπινα μυϊκά κύτταρα όταν είναι υπό πίεση ή άσκηση. Αυτή η διαδικασία παράγει λιγότερο ATP από την αερόβια κυτταρική αναπνοή, αλλά είναι ταχύτερη και επιτρέπει σύντομες εκρήξεις έντονης δραστηριότητας. Σε σύγκριση με την αερόβια κυτταρική αναπνοή, η αναερόβια αναπνοή είναι πιο αποτελεσματική και παράγει ενέργεια για σύντομες εκρήξεις δραστηριότητας. Αυτά τα οφέλη καθιστούν την αναερόβια αναπνοή μια ανώτερη επιλογή για άτομα που ασκούνται εντατικά.

Μυϊκή κόπωση Η

ζύμωση με γαλακτικό οξύ φέρνει σπίτι στα μυϊκά κύτταρα κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής δραστηριότητας. Το γαλακτικό, ένα απόβλητο προϊόν που παράγεται κατά τη διάρκεια της άσκησης, μεταφέρεται μέσω του αίματος στο ήπαρ και μετατρέπεται ξανά σε πυροσταφυλικό μέσω ενός ενζύμου. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως κύκλος Cori. Η χημική εξίσωση για τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος μπορεί να προχωρήσει με κάθε τρόπο, ανάλογα με τα αντιδρώντα και τα προϊόντα που εμπλέκονται. Όταν ολοκληρωθεί η ζύμωση, το αποτέλεσμα είναι γαλακτικό, το οποίο χρησιμεύει ως προειδοποιητικό σήμα για την υπερβολική εργασία των μυϊκών κυττάρων.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, σχηματίζονται δύο μόρια πυροσταφυλικού για κάθε μόριο γλυκόζης. Αυτά τα μόρια χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για την παραγωγή γαλακτικού οξέος. Το γαλακτικό είναι το κύριο συστατικό του ATP που παράγεται από τη διαδικασία, αλλά παράγονται και άλλες ενώσεις. Ο κύκλος πυροσταφυλικού-γαλακτικού παράγει δύο μόρια ATP για κάθε μόριο γλυκόζης που καταναλώνεται. Επομένως, η μυϊκή κόπωση είναι αναπόφευκτη συνέπεια της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος.

Εκτός από τις βιοχημικές οδούς που εμπλέκονται στην παραγωγή μυϊκής δύναμης, οι μελέτες έχουν επίσης αποκαλύψει μια κατανομή ανάλογα με το φύλο. Τα αρσενικά είναι πιο ανθεκτικά στη μυϊκή κόπωση από τα θηλυκά. Αρκετοί βιοδείκτες, όπως αυτοί για το οξειδωτικό στρες και τις φλεγμονώδεις αποκρίσεις, έχουν βελτιώσει την απόδοση των μυών. Διάφορες μη ειδικές θεραπείες για την κόπωση, όπως φυσικά προϊόντα και συμπληρώματα διατροφής, έχουν βελτιώσει τη μυϊκή λειτουργία σε ορισμένες περιπτώσεις. Μελλοντικές μελέτες θα επικεντρωθούν στις επιπτώσεις αυτών των μη ειδικών παρεμβάσεων στη μυϊκή κόπωση.

Πόνος που προκαλείται από ζύμωση

γαλακτικού οξέος Το γαλακτικό οξύ παράγεται από τη διάσπαση οργανικού υλικού χωρίς τη βοήθεια οξυγόνου, στη διαδικασία που είναι γνωστή ως αναερόβια αναπνοή. Παρέχει ενέργεια στους μύες αλλά παράγει ένα τοξικό υποπροϊόν γνωστό ως γαλακτικό. Αυτή η ουσία μπορεί να είναι τοξική, προκαλώντας μυϊκή κόπωση και κράμπες. Επίσης, επιβραδύνει την ικανότητα του σώματος να αποβάλλει το ουρικό οξύ. Ως αποτέλεσμα, το γαλακτικό οξύ προκαλεί πόνο στους μύες και τις αρθρώσεις και μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη ουρικής αρθρίτιδας.

Η φλεγμονή από την παραγωγή γαλακτικού οξέος συμβαίνει λόγω ανισορροπίας στο πυροσταφυλικό, ένα ένζυμο που εμπλέκεται στην παραγωγή ενέργειας στο σώμα. Όταν το σώμα στερείται οξυγόνου, η ζύμωση του γαλακτικού οξέος διασπά τις αποθηκευμένες πηγές ενέργειας, απελευθερώνοντας ATP. Το αποτέλεσμα είναι μια αίσθηση καψίματος στους μύες. Είναι ένα πρώιμο προειδοποιητικό σημάδι ότι το σώμα χρειάζεται μια περίοδο ανάπαυσης για να απαλλαγεί από το υπερβολικό γαλακτικό οξύ.

Η μαγιά και τα βακτήρια μετατρέπουν τα σάκχαρα και τα άμυλα σε γαλακτικό οξύ, το οποίο προκαλεί πόνους στους μύες. Η μαγιά και τα βακτήρια παράγουν γαλακτικό οξύ μέσα στα μυϊκά κύτταρα, όπου συσσωρεύεται κατά τη διάρκεια έντονης δραστηριότητας. Το γαλακτικό οξύ μετατρέπεται σε ενέργεια κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης με αποσύνθεση δύο μορίων γλυκόζης σε μόρια πυροσταφυλικού. Οι ζύμες στη συνέχεια διασπούν το πυροσταφυλικό σε σάκχαρα και διοξείδιο του άνθρακα, δημιουργώντας αλκοόλ.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *