Anaerobe glycolyse
Laatste bijwerking : 2023-12-23
De eerste stappen van de afbraak van glucose gebeuren in het cytoplasma van de cel. Dit eerste gedeelte eindigt bij de aanmaak van pyruvaat. Tot hier is geen tussenkomst van zuurstof nodig.
Vervolgens wordt het pyruvaat, bij aanwezigheid van zuurstof en na passage in de mitochondria, verder verwerkt in de citroenzuurcyclus voor de aanmaak van ATP.
Bij zuurstoftekort echter, kan het organisme anaeroob, t.h.v. de spier, via het lactaat dehydrogenase (LDH), het pyrodruivenzuur omzetten in lactaat welke door verbranding ook ATP oplevert (melkzuurfermentatie).
Noot : In het geval van intensieve lichamelijke inspanning zijn de mitochondriën niet echt verzwakt, maar gewoon uitgeput, omdat ze hun drempel voor ATP-productie in aanwezigheid van zuurstof hebben bereikt. Ze zijn simpelweg niet in staat om aan de vraag naar energie van het lichaam te voldoen. Dan treedt de anaerobe glycolyse op als reservesysteem
Overzicht inhoud :
Degradatie van glucose naar lactaat
Voordelen van de anaerobe glycolyse
Inhoud :
Degradatie van glucose naar lactaat :
Anaerobe glycolyse : balans van de degradatie van glucose naar lactaat
Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ---> 2 Pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
2 Pyruvaat + 2 NADH + 2 H+ ---> 2 Lactaat + 2 NAD+
Hierbij wordt NADH + H+ terug omgezet naar NAD+ ; dit terugwinnen van NAD+ laat toe dat de glycolyse glucose ---> pyruvaat zich in stand kan houden zonder zuurstof (in aanwezigheid van zuurstof wordt het NAD+ geregenereerd tijdens de oxidatieve fosforylatie).
Deze weg wordt meestal gebruikt indien de tragere weg (citroenzuurcyclus) via de mitochondria niet aan de vraag naar energie kan voldoen, meestal tengevolge van een onvoldoende zuurstof aanvoer (bij zware fysische inspanningen!). Ook bij rode bloedcellen die geen mitochondria bezitten, gebeurt de verdere omzetting van pyruvaat naar lactaat in hun cytoplasma zonder tussenkomst van zuurstof.
Erytrocyten werken voor hun energievoorziening uitsluitend via anaerobe glycolyse want zij bezitten geen respiratie keten.
Wanneer de verbranding van gluciden belangrijker wordt dan de aanvoer van zuurstof, gaat een deel van het geproduceerde melkzuur zich in de cel opstapelen, vervolgens de celmembraan passeren en in de bloedcirculatie terecht komen. Het in de spiercellen opgestapelde melkzuur blijft achter in de spier en is verantwoordelijk voor de spierstijfheid (acidose) na een zware inspanning (anaerobe verbranding of vergisting).
Glucose ---> 2 Pyruvate C3H4O3 ---> anaerobe reductie met lactaatdehydrogenase (LDH) + 2 NADH ---> 2 Lactaat C3H6O3 + 2 NAD+
De glycolyse ‘verbruikt’ suikers uit de voeding in de cellen door een reeks metabolieten te produceren tijdens het chemische proces waarbij glucose wordt afgebroken. Metabolieten worden onder meer gebruikt om eiwitten te produceren die de cellen nodig hebben. Een van die metabolieten, cyclisch 1,3-fosfoglyceraat, is een heel reactieve verbinding die eiwitten en andere metabolieten kan beschadigen. Alle menselijke cellen en bijna alle levende wezens bezitten dit enzym, met de naam PARK7. Het is in staat om het gevaarlijke cyclische 1,3-fosfoglyceraat te vernietigen. Als PARK7 niet meer actief is, veroorzaakt dit een opeenstapeling van schade in menselijke cellen, maar dat niet alleen. De onderzoekers stelden vast dat hetzelfde verschijnsel zich voordoet in de cellen van muizen en vliegen.
Blijkt dat sommige gevallen van de ziekte van Parkinson te wijten zijn aan de genetische inactivering van PARK7. Blijkbaar kan PARK7 gemakkelijk worden geïnactiveerd door oxidatieve stress van uiteenlopende oorsprong.
Voordelen van de anaerobe glycolyse :
De ATP-aanmaak in de anaerobe glycolyse gebeurt vlugger dan deze in de aerobe glycolyse...: de skeletspieren bezitten een grotere concentratie pyruvaatproducerende enzymen (anaerobe glycolyse) in het cytoplasma dan pyruvaatoxiderende enzymen in de mitochondria, waardoor ook meer NADH wordt gevormd, die terug dienen geoxideerd te worden tot NAD+ , wat cruciaal is voor het onderhouden van de aerobe glycolyse.
De anaerobe glycolyse is dus heel belangrijk voor snel samentrekkende spieren zoals de hartspier.
Andere voordelen zijn :
-
-
lactaat in de circulatie doet de pH dalen, deze verzuring brengt een betere zuurstof afgifte in de spiercellen teweeg brengt (Bohr-effect van Hb),
-
tijdens de lactaatvorming uit pyruvaat door het enzym LDH (lactaatdehydrogenase) wordt het gevormde NADH uit de glycolyse terug omgezet naar NAD+ dat opnieuw kan worden gebruikt om de glycolyse permanent te laten verlopen, zodat de hersenen nooit zonder glucose kunnen vallen,
-
...
-
Overmaat melkzuur :
Overmaat metabolisch melkzuur leidt tot lactaatacidose met verzuring (H+) van de weefsels als gevolg; dit kan op termijn leiden tot het ontstaan van degeneratieziekten en kanker. Melkzuur is wel nodig als energiebron en voor de celgroei, maar teveel is teveel.
Normaal nemen mitochondria de protonen terug op in het ATP, zodat ze niet kunnen accumuleren en het milieu een neutrale pH behoudt. Bij een onvoldoende aanvoer van zuurstof (hypoxie), kunnen de mitochondria de synthese van ATP niet voldoende onderhouden om aan de behoeften van de cel te voldoen (tweede stap in het proces), terwijl de eerste stap (glycolyse) wel nog volkomen normaal verloopt. Hierdoor ontstaat een overmaat pyruvaat dat naar lactaat zal worden omgezet, dat op zijn beurt vrij komt in het bloed en er accumuleert. De verhoging van de glycolyse compenseert wel de oxidatieve fosforylatie en het verlies aan ATP, maar neutraliseert de bij de hydrolyse van ATP gevormde protonen niet. Daarom stijgt de protonconcentratie (zuurgraad) wat leidt tot een toestand van acidose 
.
2 Pyruvaat + 2 NADH + 2 H+ ---> 2 Lactaat + 2 NAD+
Normaal is de anaerobe verbranding (lactaat) 2 x groter dan de aerobe (verhouding anaeroob/aeroob : 2/1). Het gevormde lactaat wordt omgezet naar glucose (in de gluconeogenese met behulp van biotine). Bij teveel lactaat (bv. 4/1) veroorzaakt het teveel melkzuur verzuring van de weefsels verzuren en bloedalkalose. Te lang stilzitten bv. doet de aerobe glycolyse dalen en de anaerobe verbranding stijgt met een licht zure urine als gevolg.
Bij teveel melkzuur : risico op acidose! ---> te mijden door stimulatie van :
2 lactaatwegen :
-
-
-
60% van het gevormde melkzuur diffundeert door de celwand naar de circulatie en wordt in de lever omgezet tot pyruvaat onder invloed van LDH en vervolgens in glucose omgezet (gluconeogenese).
-
-
-
-
-
-
het LDH beheert hierbij de verhouding pyruvaat/lactaat : 1/10
-
-
-
Lactaat ---> LDH ---> Pyruvaat ---> oxaalacetaat ---> PEP ---> glucose 6-fosfaat ---> glucose
Deze omzetting van lactaat ---> glucose is niet alleen belangrijk als er door zware inspanning veel lactaat wordt gevormd maar ook om bij honger de bloedsuikerspiegel op peil te houden!
Noot :
De gehele cyclus van glucose (spier) ---> pyruvaat ---> lactaat ---> (bloed) ---> pyruvaat (lever) ---> glucose is ook bekend onder de naam "Cori-cyclus", een cyclus die anaerobe glycolyse (spier) en gluconeogenese (lever) verenigd zonder ATP-winst!
Cori_Cycle.SVG: User:Petaholmes, user:PDH, user:Eyal Baireyderivative work: Matt (talk)
-
-
-
de overige 40% lactaat wordt door goed van zuurstof voorziene spiercellen (dus eveneens in het hart) ook omgezet in pyruvaat, maar verder gebruikt voor de vorming van AcCoA voor :
-
-
-
-
-
-
ATP vorming via de citroenzuurcyclus : is continu nodig!
-
metabolieten voor de
-
-
vetzuursynthese
-
cholesterolsynthese
-
steroïdsynthese
-
-
-
-
De anaerobe glycolyse wordt vooral gebruikt door :
de witte vlugge spiervezels (anaerobe spieren) :
-
-
-
-
energiebron glucose
-
geschikt voor vlugge bewegingen
-
-
-
Noot :
-
-
-
verhoogd kaliumverbruik kan optreden als compensatie van melkzuurvorming (metabole acidose) : dus bij een overwegend zittend leven : beperkte zuurstofopname van de spieren ---> het melkzuur blijft in de cel ---> verhoogd kaliumverbruik ---> verhoogd risico op hypertensie
-
calcium-tekort (door binding met lactaat) ---> tekort aan intracellulair calcium ---> stijve spieren.
-
-
