Etapy cyklu Cori i charakterystyka

The Cykl Cori lub cykl kwasu mlekowego jest szlakiem metabolicznym, w którym mleczan wytwarzany przez szlaki glikolityczne w mięśniu trafia do wątroby, gdzie jest ponownie przekształcany w glukozę. Ten związek wraca do wątroby, by zostać zmetabolizowany.

Ten szlak metaboliczny został odkryty w 1940 r. Przez Carla Ferdinanda Cori i jego żonę Gerty Cori, naukowców z Czech. Obaj zdobyli Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Indeks

• 1 proces (kroki)
  • 1.1 Beztlenowa glikoliza mięśni
  • 1.2 Glukoneogeneza w wątrobie
• 2 Reakcje glukoneogenezy
• 3 Dlaczego mleczan musi podróżować do wątroby?
• 4 Cykl Cori i ćwiczenia
• 5 Cykl alaninowy
• 6 referencji

Proces (kroki)

Beztlenowa glikoliza mięśni

Cykl Cori zaczyna się w włóknach mięśniowych. W tych tkankach otrzymywanie ATP zachodzi głównie przez przekształcenie glukozy w mleczan.

Należy wspomnieć, że określenia kwas mlekowy i mleczan, szeroko stosowane w terminologii sportowej, różnią się nieznacznie ich strukturą chemiczną. Mleczan jest metabolitem wytwarzanym przez mięśnie i jest zjonizowaną formą, podczas gdy kwas mlekowy ma dodatkowy proton.

Skurcz mięśni następuje poprzez hydrolizę ATP.

Jest to regenerowane w procesie zwanym „fosforylacją oksydacyjną”. Szlak ten odbywa się w mitochondriach włókien mięśniowych wolno skurczowych (czerwonych) i szybkokurczliwych (białych)

Szybkie włókna mięśniowe składają się z szybkich miozyn (40-90 ms), w przeciwieństwie do włókien soczewek, utworzonych przez wolne miozyny (90-140 ms). Te pierwsze powodują więcej wysiłku, ale szybko się męczą.

Glukoneogeneza w wątrobie

Przez krew mleczan dociera do wątroby. Ponownie mleczan przekształca się w pirogronian przez działanie enzymu dehydrogenazy mleczanowej.

Wreszcie pirogronian przekształca się w glukozę przez glukoneogenezę, wykorzystując ATP wątroby, wytwarzany przez fosforylację oksydacyjną.

Ta nowa glukoza może powrócić do mięśni, gdzie jest przechowywana jako glikogen i jest ponownie stosowana do skurczu mięśni.

Reakcje glukoneogenezy

Glukoneogeneza jest syntezą glukozy przy użyciu składników, które nie są węglowodanami. Proces ten może przyjąć jako surowiec pirogronian, mleczan, glicerol i większość aminokwasów.

Proces rozpoczyna się w mitochondriach, ale większość kroków trwa w cytozolu komórkowym.

Glukoneogeneza obejmuje dziesięć reakcji glikolizy, ale w jej odwrotnym sensie. Dzieje się to w następujący sposób:

-W macierzy mitochondrialnej pirogronian przekształca się w szczawiooctan za pomocą enzymu karboksylazy pirogronianowej. Ten etap wymaga cząsteczki ATP, która jest ADP, cząsteczką CO₂ i jeden z wody. Ta reakcja uwalnia dwa H⁺ w środku.

-Octan octanu przekształca się w 1-jabłczan za pomocą enzymu dehydrogenazy jabłczanowej. Ta reakcja wymaga cząsteczki NADH i H.

-L-jabłczan opuszcza cytozol, gdy proces jest kontynuowany. Jabłczan przechodzi z powrotem do szczawiooctanu. Ten etap jest katalizowany przez enzym dehydrogenazę jabłczanową i obejmuje zastosowanie cząsteczki NAD⁺

-Oksalooctan jest przekształcany w fosfoenolopirogronian przez enzym karboksykinazę fosfoenolopirogronianową. Proces ten obejmuje cząsteczkę GTP, która przechodzi do PKB i CO₂.

-Fosfoenolopirogronian przechodzi do 2-fosfoglicerynianu przez działanie enolazy. Ten etap wymaga cząsteczki wody.

-Mutaza fosfoglicerynianowa katalizuje konwersję 2-fosfoglicerynianu do 3-fosfoglicerynianu.

-3-fosfoglicerynian przechodzi do 1,3-bifosfoglicerynianu, katalizowanego przez mutazę fosfoglicerynianową. Ten etap wymaga cząsteczki ATP.

-1,3-bifosfoglicerynian jest katalizowany do 3-fosforanu d-gliceraldehydu przez dehydrogenazę 3-fosforanu gliceraldehydu. Ten etap obejmuje cząsteczkę NADH.

-D-gliceraldehyd-3-fosforan przechodzi do fruktozy 1,6-bisfosforanu przez aldolazę.

-Fruktoza 1,6-bisfosforan jest przekształcana do 6-fosforanu fruktozy przez fruktozę 1,6-bifosfatazę. Ta reakcja obejmuje cząsteczkę wody.

-Fruktoza 6-fosforan jest przekształcana w 6-fosforan glukozy przez enzym izomerazę glukozo-6-fosforanową.

-Wreszcie enzym 6-fosfataza glukozowa katalizuje przejście tego ostatniego związku do α-d-glukozy.

Dlaczego mleczan musi podróżować do wątroby?

Włókna mięśniowe nie są zdolne do przeprowadzenia procesu glukoneogenezy. W takim przypadku byłoby to całkowicie nieuzasadnione, ponieważ glukoneogeneza wykorzystuje znacznie więcej ATP niż glikolizy.

Ponadto wątroba jest odpowiednią tkanką do tego procesu. W tym ciele zawsze jest energia niezbędna do przeprowadzenia cyklu, ponieważ nie brakuje O₂.

Tradycyjnie uważano, że podczas regeneracji komórek po wysiłku, około 85% mleczanu zostało usunięte i wysłane do wątroby. Następnie następuje konwersja do glukozy lub glikogenu.

Jednak nowe badania z wykorzystaniem szczurów jako organizmu modelowego ujawniają, że częstym losem mleczanu jest utlenianie.

Ponadto różni autorzy sugerują, że rola cyklu Cori nie jest tak znacząca, jak sądzono. Zgodnie z tymi badaniami rola cyklu jest ograniczona do zaledwie 10 lub 20%.

Cykl i ćwiczenia Cori

Podczas ćwiczeń krew osiąga maksymalną akumulację kwasu mlekowego po pięciu minutach treningu. Ten czas wystarczy, aby kwas mlekowy migrował z tkanek mięśniowych do krwi.

Po etapie treningu mięśniowego poziom mleczanu we krwi powraca do normalnych wartości po godzinie.

Wbrew powszechnemu przekonaniu, akumulacja mleczanu (lub samego mleczanu) nie jest przyczyną wyczerpania mięśni. Wykazano, że podczas treningu, w którym nagromadzenie mleczanu jest niskie, występuje zmęczenie mięśni.

Uważa się, że prawdziwą przyczyną jest spadek pH wewnątrz mięśni. Możliwe jest, że pH spadnie od wartości podstawowej 7,0 do 6,4, uważanej za dość niską wartość. W rzeczywistości, jeśli pH utrzymuje się na poziomie zbliżonym do 7,0, nawet jeśli stężenie mleczanu jest wysokie, mięsień nie staje się zmęczony.

Jednak proces, który prowadzi do zmęczenia w wyniku zakwaszenia, nie jest jeszcze jasny. Może to być związane z wytrącaniem się jonów wapnia lub zmniejszeniem stężenia jonów potasu.

Sportowcy otrzymują masaże i lód na swoich mięśniach, aby ułatwić przechodzenie mleczanu do krwi.

Cykl alaninowy

Istnieje ścieżka metaboliczna prawie identyczna z cyklem Cori, zwanym cyklem alaninowym. Tutaj aminokwas jest prekursorem glukoneogenezy. Innymi słowy, alanina zastępuje glukozę.

Referencje

1. Baechle, T. R. i Earle, R. W. (red.). (2007). Zasady treningu siłowego i kondycji fizycznej. Ed. Panamericana Medical.
2. Campbell, M. K., i Farrell, S. O. (2011). Biochemia. Szósta edycja. Thomson. Brooks / Cole.
3. Koolman, J. i Röhm, K. H. (2005). Biochemia: tekst i atlas. Ed. Panamericana Medical.
4. Mougios, V. (2006). Ćwicz biochemię. Ludzka kinetyka.
5. Poortmans, J.R. (2004). Zasady biochemii ćwiczeń. 3^rd, poprawiona edycja. Karger.
6. Voet, D. i Voet, J. G. (2006). Biochemia. Ed. Panamericana Medical.