Ζύμωση κυτταρικής αναπνοής

Κυτταρική αναπνοή και ζύμωση

Υπάρχουν μερικές διαφορές μεταξύ της αερόβιας και της αναερόβιας κυτταρικής αναπνοής. Για παράδειγμα, η αερόβια κυτταρική αναπνοή παράγει 36 μόρια ATP από γλυκόζη ανά μόριο, ενώ η ζύμωση παράγει δύο. Είναι σαφές ότι η ζύμωση είναι πιο αργή από την αερόβια και παράγει λιγότερο ATP ανά μόριο. Το τελευταίο είναι επίσης πιο αργό. Στις αερόβιες διεργασίες, συσσωρεύεται γαλακτικό οξύ, με αποτέλεσμα μυϊκή κόπωση, κάψιμο και πόνος, που πιστεύεται ότι προκαλείται από μικροσκοπική μυϊκή βλάβη.

Αναερόβια κυτταρική αναπνοή

Η αναερόβια κυτταρική αναπνοή είναι όταν τα κύτταρα διασπούν τη γλυκόζη σε μικρότερα μόρια που ονομάζονται πυροσταφυλική και τριφωσφορική αδενοσίνη. Και οι δύο αυτές διαδικασίες παράγουν ATP, το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου. Η αναερόβια κυτταρική αναπνοή είναι μια βασική διαδικασία στη ζύμωση ζύμης. Εδώ είναι ένα βίντεο που δείχνει πώς λειτουργεί. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις πληροφορίες για να ξεκινήσετε τη ζύμωσή σας.

Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής, τα μιτοχόνδρια απορροφούν τη γλυκόζη στο κυτταρόπλασμα (την ουσία μεταξύ του κυτταρικού πυρήνα και της κυτταρικής μεμβράνης). Καθώς η γλυκόζη καταναλώνεται, τα κύτταρα τη χρησιμοποιούν για να παράγουν ενέργεια και να απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί από το σώμα. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση. Η φωτοσύνθεση είναι μια άλλη διαδικασία που μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο και απελευθερώνει NAD+.

Η πρώτη σειρά αντιδράσεων κατά την κυτταρική αναπνοή είναι η γλυκόλυση. Η γλυκόλυση αποδίδει γλυκόζη σε δύο μόρια πυροσταφυλικού και ΑΤΡ. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από δύο μόρια NADH σε δύο μόρια NAD+, κάνοντας καθαρό κέρδος δύο ΑΤΡ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «κέτωση». Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με την αερόβια ζύμωση αλλά συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων.

Ενώ οι αερόβιες αναπνευστικές διεργασίες απαιτούν οξυγόνο, η αναερόβια αναπνοή δεν χρειάζεται. Τα περισσότερα κύτταρα χρησιμοποιούν και τους δύο τύπους αναπνοής, αλλά μερικά χρησιμοποιούν μόνο έναν τύπο. Ενώ η αναερόβια αναπνοή απαιτεί οξυγόνο για την παραγωγή ενέργειας, η αερόβια αναπνοή είναι το κύριο μέσο ζωής των προκαρυωτών. Είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση του περιβλήματος. Εάν ενδιαφέρεστε να μάθετε περισσότερα για αυτήν τη διαδικασία, συνεχίστε να διαβάζετε.

Ζύμωση γαλακτικού οξέος

Μια λεπτομερής συζήτηση της ζύμωσης γαλακτικού οξέος στην κυτταρική αναπνοή δεν είναι δυνατή σε αυτό το άρθρο. Η διαδικασία περιλαμβάνει οξείδωση πυροσταφυλικού σε γαλακτικό οξύ, με αποτέλεσμα δύο μόρια πυροσταφυλικού. Το NAD+ που προκύπτει αποστέλλεται σε γλυκόλυση, η οποία παράγει επιπλέον ATP. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως γλυκόλυση και εμφανίζεται στους ανθρώπους, τα βακτήρια που παράγουν το γιαούρτι και τη μαγιά, η οποία πραγματοποιεί ζυμώσεις που παράγουν αλκοόλ.

Τα μυϊκά κύτταρα μπορούν να πραγματοποιήσουν ζύμωση γαλακτικού οξέος εάν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου. Αυτό μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης ή έντονης καταπόνησης. Ενώ η ζύμωση γαλακτικού οξέος μπορεί να βοηθήσει τους μύες να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες πιο γρήγορα, μπορεί να προκαλέσει δυσκαμψία και κράμπες. Ενώ η ζύμωση γαλακτικού οξέος στην κυτταρική αναπνοή ωφελεί πρωτίστως τον άνθρωπο, έχει πολυάριθμες χρήσεις στη βιομηχανία τροφίμων. Τρόφιμα που περιέχουν Lactobacillus spp. χρησιμοποιούνται συχνά για να διατηρήσουν ή να προσδώσουν μια ξινή γεύση.

Αυτός ο μηχανισμός χρησιμοποιείται σε όλες τις βιομηχανίες τροφίμων, συμπεριλαμβανομένου του κρασιού και του τυριού. Η διαδικασία παράγει επίσης αλκοόλ, το οποίο χρησιμοποιείται στην μπύρα και το ποτό. Τόσο το αλκοόλ όσο και το γαλακτικό οξύ είναι απαραίτητα για τη διατροφή του ανθρώπου. Είναι ένα κρίσιμο μέρος της κυτταρικής αναπνοής, καθώς η ζύμωση του αλκοόλ απελευθερώνει πολλές βιταμίνες και απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Η διαδικασία είναι ζωτικής σημασίας για τον ανθρώπινο οργανισμό και μπορεί να βοηθήσει στην πρόληψη πολλών ασθενειών.

Ως δέκτης ηλεκτρονίων, απαιτείται NAD+ για να συνεχιστεί η διαδικασία. Για την παραγωγή ΑΤΡ, τα κύτταρα πρέπει να αναγεννήσουν το NAD, το οποίο παράγεται όταν το πυροσταφυλικό ανάγεται σε γαλακτικό οξύ. Η μέθοδος παράγει επίσης NADH, το οποίο δίνει ηλεκτρόνια σε μόρια πυροσταφυλικού. Το γαλακτικό οξύ σκοτώνει επίσης τους ανταγωνιστές των βακτηρίων στο σώμα. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη ζύμωση γαλακτικού οξέος, επισκεφτείτε τον ιστότοπό μας:

Οξείδωση γαλακτικού

Ένας από τους καλύτερους τρόπους για να παραχθεί γαλακτικό οξύ είναι η ζύμωση στα μυϊκά κύτταρα. Όταν οι μύες είναι πιεσμένοι, έχουν έλλειψη οξυγόνου και παράγουν γαλακτικό οξύ. Πολλοί άνθρωποι αποδίδουν τον πόνο στη συσσώρευση γαλακτικού στα μυϊκά κύτταρα. Το γαλακτικό οξύ παράγεται και μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας του αίματος στο ήπαρ όταν οι μύες είναι πιεσμένοι. Μετατρέπεται ξανά σε πυροσταφυλικό και χρησιμοποιείται σε άλλες αντιδράσεις στον κυτταρικό κύκλο αναπνοής.

Κατά τη διάρκεια αυτής της μεθοδολογίας, η γλυκόζη διασπάται σε πυροσταφυλικό και CO2. Αυτή η μορφή δεν εισέρχεται στον κύκλο του Krebs αλλά ζυμώνεται σε γαλακτικό οξύ. Χωρίς οξυγόνο, η κυτταρική αναπνοή θα σταματούσε. Χωρίς οξυγόνο, οι συνθέσεις ATP θα έπαυαν. Χωρίς οξυγόνο, το πυροσταφυλικό θα εισχωρούσε στα μιτοχόνδρια και θα μετατρεπόταν σε γαλακτικό οξύ. Ως αποτέλεσμα, η ζύμωση παράγει CO2 και NADH.

Εάν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου, το πυροσταφυλικό δεν μεταβολίζεται κατά την κυτταρική αναπνοή. Αντίθετα, παραμένει στο κυτταρόπλασμα, οξειδώνοντας τους φορείς ηλεκτρονίων για να σχηματίσει γαλακτικό οξύ. Η διαδικασία ζύμωσης μπορεί επίσης να αναγεννήσει το NADH, ένα ενεργειακά αποδοτικό μόριο που χρησιμοποιείται στη γλυκόλυση. Με αυτόν τον τρόπο, το γαλακτικό οξύ είναι μια σημαντική πηγή ενέργειας σε πολλές μεταβολικές διεργασίες.

Ενώ η κυτταρική αναπνοή περιλαμβάνει την καύση γλυκόζης ως ενεργειακό νόμισμα, διαφέρει από την αερόβια αναπνοή. Ένα μόνο μόριο γλυκόζης διασπάται σε 38 μόρια ATP στην αερόβια αναπνοή, ενώ μια αναερόβια διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα CO2, πυροσταφυλικό και NADH. Η διαδικασία δεν είναι ενεργειακά αποδοτική αλλά είναι ταχύτερη. Ωστόσο, η ενέργεια που αποδίδει είναι πολύ μεγαλύτερη στην αερόβια αναπνοή.

Οξείδωση πυροσταφυλικού οξέος Η

κυτταρική αναπνοή είναι ο τρόπος με τον οποίο τα οργανικά μόρια γίνονται χρησιμοποιήσιμο καύσιμο για τους ζωντανούς οργανισμούς. Είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει οξείδωση πυροσταφυλικού για την παραγωγή τεσσάρων βασικών πρόδρομων μορίων: NAD+, ακετυλο-CoA, άλφα-κετογλουταρικό και ηλεκτρυλο-CoA. Αυτά τα μόρια χρησιμεύουν ως υποστρώματα για καταβολικές αντιδράσεις. Η προκύπτουσα ακετυλ ομάδα στο πυροσταφυλικό είναι πρόδρομος για πολλά μόρια, συμπεριλαμβανομένης της αίμης.

Το πυροσταφυλικό είναι το προϊόν της γλυκόλυσης και πρέπει να υποστεί αρκετές αλλαγές για να εισέλθει στον κύκλο του κιτρικού οξέος, την επόμενη οδό στην κυτταρική αναπνοή. Η διαδικασία μετατροπής πυροσταφυλικού αποτελείται από τρία στάδια:

Πρώτον, το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε ακετυλ CoA από ένα σύμπλοκο πολλαπλών ενζύμων, απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα και δημιουργώντας ένα μόριο NADH. Η διαδικασία οξείδωσης απαιτεί την ταυτόχρονη αναγωγή κάτι και την αναγωγική διαδικασία του πυροσταφυλικού. Σε αυτή την περίπτωση, το πυροσταφυλικό θα μετατραπεί σε ακετυλ CoA και οι άνθρακες της γλυκόζης θα έχουν οξειδωθεί σε CO2.

Εκτός από αυτές τις βιολογικές λειτουργίες, το πυροσταφυλικό έχει επίσης μια ποικιλία πρακτικών λειτουργιών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να αποτρέψει τη συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια. Μπορεί επίσης να αυξήσει την αποβολή των κυττάρων του δέρματος με αποτέλεσμα το δέρμα να ξεφλουδίζει ή να ξεφλουδίζει. Το πυροσταφυλικό έχει πολλά οφέλη ανεξάρτητα από τον ακριβή μηχανισμό που κάνει αυτή τη διαδικασία να συμβεί. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με την οξείδωση του πυροσταφυλικού στη ζύμωση σε αυτήν την ενότητα.

Κατά τη διαδικασία ζύμωσης της γλυκόλυσης, η γλυκόζη, ένας μονοσακχαρίτης έξι άνθρακα, διασπάται σε πυροσταφυλικό και γλυκεραλδεΰδη. Η φωσφορική γλυκεραλδεΰδη (G3) παράγεται ως το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης. Η διαδικασία δημιουργεί δύο μόρια ATP ανά μόριο γλυκόζης σε αναερόβια κατάσταση.

Γλυκόλυση

Τα κύτταρα χρησιμοποιούν ενέργεια από τη γλυκόζη για να τροφοδοτήσουν τις κυτταρικές διεργασίες. Αυτή η ενέργεια προέρχεται από δύο διαφορετικές πηγές – η πρώτη είναι ATP και η δεύτερη είναι NADH. Η πρώτη συνίσταται στη διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης σε δύο μόρια πυροσταφυλικού. Αυτή η διαδικασία διαρκεί περίπου 60 λεπτά. Ως αποτέλεσμα, το κύτταρο παράγει περίπου 4 μόρια ATP, ένα για κάθε μόριο πυροσταφυλικού. Το ATP και το NADH συμψηφίζονται στη διαδικασία.

Μετά τη γλυκόλυση, τα μόρια πυροσταφυλικού μεταφέρονται στα μιτοχόνδρια, υφίστανται μια σειρά από ενζυμικές αντιδράσεις. Κατά το πρώτο βήμα, τα μόρια πυροσταφυλικού χάνουν τις καρβοξυλικές τους ομάδες. Τα υπόλοιπα μόρια άνθρακα απελευθερώνονται ως CO2. Το δεύτερο στάδιο ζύμωσης, ο κύκλος του Krebs, παράγει δύο ακόμη μόρια ATP και δύο άλλα μόρια αποθήκευσης ενέργειας. Και τα δύο στάδια απαιτούν οξυγόνο. Το οξυγόνο ενώνεται με τον άνθρακα από τα μόρια του πυροσταφυλικού και σχηματίζει διοξείδιο του άνθρακα.

Η κυτταρική αναπνοή παράγει περισσότερο ATP από τη γλυκόλυση, αλλά είναι λιγότερο αποτελεσματική από την αερόβια αναπνοή. Για παράδειγμα, η αερόβια αναπνοή παράγει περίπου 38 ATP ανά μόριο γλυκόζης. Η ζύμωση είναι λιγότερο αποτελεσματική στη χρήση γλυκόζης, αλλά παράγει περίπου δύο καθαρά μόρια ATP. Αυτό σημαίνει ότι οι προκαρυώτες πρέπει να αυξήσουν τον ρυθμό της γλυκόλυσης για να παράγουν περισσότερη ενέργεια. Η γλυκόλυση είναι το αρχικό στάδιο της κυτταρικής αναπνοής, αλλά μπορεί επίσης να είναι μέρος της αναερόβιας ζύμωσης. Τα εντερικά βακτήρια υφίστανται αναερόβια ζύμωση. Ως αποτέλεσμα, παράγεται εντερικό αέριο.

Ένα άλλο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής είναι η μεταφορά ηλεκτρονίων. Ο κύκλος του Krebs, ο οποίος παράγει διοξείδιο του άνθρακα και πυροσταφυλικό οξύ, χρησιμοποιεί τα ηλεκτρόνια από αυτές τις δύο διαδικασίες για την παραγωγή ATP. Η μεταφορά ηλεκτρονίων απαιτεί οξυγόνο και όταν συμβαίνει, το οξυγόνο αντιδρά με το NADH για να σχηματίσει NAD+. Το νερό είναι ένα άλλο απόβλητο προϊόν. Η γλυκόλυση είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος παραγωγής ενέργειας στα κύτταρα. Μπορείτε να βρείτε πληροφορίες για τα στάδια της κυτταρικής αναπνοής διαβάζοντας τα παρακάτω άρθρα.

Leave a Reply

Your email address will not be published.