Wie wird NAD+ bei der Milchsäuregärung verwendet, nachdem es von NADH oxidiert wurde?

Anaerobe Glykolyse

Da sich diese Frage auf die Glykolyse im Zusammenhang mit der Milchsäuregärung bezieht, bezieht sie sich eindeutig auf die anaerobe Glykolyse, weshalb ich dies der Frage hinzugefügt habe.

Ich glaube, es ist richtig , den Hauptzweck der anaeroben Glykolyse darin zu sehen, ATP für den anaeroben Organismus oder das Gewebe zu erzeugen .

Um die Rolle von NAD und Laktat in diesem Prozess zu verstehen, müssen Sie die Chemie berücksichtigen. Die Umwandlung von Glucose in Pyruvat ist ein oxidativer Prozess, wobei das Oxidationsmittel NAD ⁺ ist , das selbst zu NADH reduziert wird. Damit die Glykolyse fortgesetzt werden kann, muss das NADH reoxidiert werden, um NAD ⁺ zu regenerieren . Dies ist der Hauptzweck der Reduktion von Pyruvat zu Laktat und ist in meinem eigenen Diagramm unten zusammengefasst.

Also, die Antworten auf Ihre (paraphrasierten) Fragen „Wofür werden NAD und Milchsäure benötigt?“ und "sind das Abfallprodukte?" Sind:

• NADH wird für nichts benötigt – es ist die Folge der oxidativen Funktion von NAD ⁺ . Nein, es ist kein Abfallprodukt – es muss reoxidiert werden, sonst würde die Glykolyse mangels Oxidationskraft aufhören.
• Laktat wird auch für nichts benötigt , wie die Tatsache zeigt, dass andere reduzierte Pyruvatprodukte in verschiedenen Organismen produziert werden, insbesondere Ethanol in Hefen. Ethanol kann durchaus als Abfallprodukt angesehen werden, obwohl das Kohlenstoffgerüst des Laktats in vielzelligen Sauerstoff atmenden Organismen verwertet wird.

Der sogenannte Zyklus von Cori & Cori

Meiner Meinung nach ist es am besten, sich der Glykolyse so zu nähern, wie ich es oben getan habe, ohne Bezug auf das Gewebe oder den Organismus, um die wesentlichen Merkmale des Prozesses zu verstehen.

Im speziellen Fall von Säugetieren führen einige Gewebe eine anaerobe Glykolyse durch, z. B. die roten Blutkörperchen (denen Mitochondrien fehlen) oder schnell trainierende Muskeln (wo die Blutversorgung und die Anzahl der Mitochondrien nicht ausreichen, um ATP für die Muskelkontraktion zu erzeugen. Die Leber, in hat dagegen reichlich Sauerstoff und damit NAD ⁺ und kann so Laktat zu Pyruvat reoxidieren, wenn ersteres im Blut vom anaeroben Gewebe zur Leber transportiert wird, wodurch das Kohlenstoffskelett gerettet wird.

Unter Bedingungen niedrigen Blutzuckers (z. B. Hungern) ist es wichtig, dass das Pyruvat in der Leber durch Gluconeogenese wieder in Glucose umgewandelt wird, anstatt in andere Produkte umgewandelt zu werden, und die Glucose in das Blut freigesetzt wird. In diesem Fall schließt sich der Kreis, dieser Prozess wird allgemein als Cori-Zyklus bezeichnet. Ich selbst habe diesen Begriff beim Unterrichten von Studenten immer vermieden, da ich fand, dass er zu Verwirrung mit Zyklen wie dem Tricarbonsäurezyklus und dem Harnstoffzyklus führte, bei denen alle chemischen Umwandlungen im selben Gewebe stattfinden.

Fußnote: Glykolyse unter aeroben Bedingungen

Unter aeroben Bedingungen (z. B. in der Leber nach einer Kohlenhydratmahlzeit) dient die Glykolyse nicht primär der Energiegewinnung, sondern der Verwertung der Glukose, ihrer Speicherung als Fett (nach Erreichen der Glykogenkapazität) oder ihrer Verwendung zur Synthese von Zwischenprodukten. Es gibt verschiedene Schicksale für das Pyruvat (Acetyl-CoA ist gezeigt), aber Laktat gehört nicht dazu, da das NADH in den Mitochondrien viel effizienter reoxidiert werden kann, wobei molekularer Sauerstoff das ultimative Oxidationsmittel ist.

Textreferenzen

Berget al. Abschnitt. 16.1 behandelt ausführlich die Glykolyse unter aeroben Bedingungen. Der Milchsäure-Dehydrogenase-Reaktion wird wenig Beachtung geschenkt, ist aber in Abschnitt 16.1.9 zu finden.

Der ganze Zweck der Glykolyse besteht darin, das 2-Netto-ATP herzustellen, richtig?

Nein, eigentlich ist es der Abbau von Glukose, wie der Name schon sagt, um Pyruvat bereitzustellen, dessen Schicksal vom Bedarf der Zellen und der Umgebung abhängt.

Dann sind Pyruvat und NADH Abfallprodukte?

Warum? Sie sind nur Zwischenprodukte, die im TCA- oder Cori-Zyklus oder in anderen Stoffwechselwegen als Zellbedürfnisse verwendet werden können.

Auch Pyruvat wird dann zu Milchsäure reduziert. Was ist dafür nötig? NADH wird zu NAD+ oxidiert......

Wikipedia sagt:

Die Produktion von Laktat ist vorteilhaft, weil es NAD+ regeneriert (Pyruvat wird zu Laktat reduziert, während NADH zu NAD+ oxidiert wird), das bei der Oxidation von Glyceraldehyd-3-phosphat während der Produktion von Pyruvat aus Glucose verbraucht wird, und dies sicherstellt, dass die Energieproduktion aufrechterhalten wird und das Training kann fortgesetzt werden. (Während intensiver körperlicher Betätigung kann die Atmungskette nicht mit der Menge an Wasserstoffatomen mithalten, die sich zu NADH verbinden, und kann NAD+ nicht schnell genug regenerieren.) Das resultierende Laktat kann auf zwei Arten verwendet werden: Rückoxidation zu Pyruvat durch gut mit Sauerstoff versorgten Muskel Zellen, Herzzellen und Gehirnzellen Pyruvat wird dann direkt verwendet, um den Krebszyklus anzutreiben Umwandlung in Glukose durch Gluconeogenese in der Leber und Freisetzung zurück in den Kreislauf; siehe Cori-Zyklus Bei hohen Blutzuckerwerten

Außerdem wird Milchsäure schließlich durch den Cori-Zyklus wieder in Pyruvat umgewandelt. Wie wird dieses Pyruvat verwendet?

Im Cori-Zyklus wird Laktat schließlich über das intermediäre Pyruvat in Glukose umgewandelt.

Als Antwort auf Kommentare, Beziehung zwischen Glykolyse und Fermentation: