Κύματα και χαρακτηριστικά του κύκλου Cori



Το Κύκλωμα Cori ή ο κύκλος του γαλακτικού οξέος είναι μια μεταβολική οδός στην οποία το γαλακτικό προϊόν που παράγεται από γλυκολυτικά μονοπάτια στον μύκητα πηγαίνει στο ήπαρ, όπου μετατρέπεται εκ νέου σε γλυκόζη. Αυτή η ένωση επιστρέφει και πάλι στο ήπαρ για να μεταβολιστεί.

Αυτό το μεταβολικό μονοπάτι ανακαλύφθηκε το 1940 από τον Carl Ferdinand Cori και τη σύζυγό του Gerty Cori, επιστήμονες από την Τσεχική Δημοκρατία. Και οι δύο έλαβαν το βραβείο Νόμπελ στη φυσιολογία ή την ιατρική.

Ευρετήριο

  • 1 Διαδικασία (βήματα)
    • 1.1 Αναερόβια μυική γλυκόλυση
    • 1.2 Γλυκογενεσία στο ήπαρ
  • 2 Αντιδράσεις της γλυκονεογένεσης
  • 3 Γιατί το γαλακτικό πρέπει να ταξιδεύει στο ήπαρ?
  • 4 Κύκλος Cori και άσκηση
  • 5 Ο κύκλος της αλανίνης
  • 6 Αναφορές

Διαδικασία (βήματα)

Αναερόβια μυϊκή γλυκόλυση

Ο κύκλος Cori αρχίζει στις μυϊκές ίνες. Σε αυτούς τους ιστούς η λήψη του ΑΤΡ γίνεται κυρίως με τη μετατροπή της γλυκόζης σε γαλακτικό.

Πρέπει να αναφερθεί ότι οι όροι γαλακτικό οξύ και γαλακτικό, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην αθλητική ορολογία, διαφέρουν ελαφρώς στη χημική δομή τους. Το γαλακτικό είναι ο μεταβολίτης που παράγεται από τους μύες και είναι η ιονισμένη μορφή, ενώ το γαλακτικό οξύ έχει ένα πρόσθετο πρωτόνιο.

Η συστολή των μυών εμφανίζεται με την υδρόλυση του ΑΤΡ.

Αυτό αναγεννάται με μια διαδικασία που ονομάζεται "οξειδωτική φωσφορυλίωση". Αυτό το μονοπάτι λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια των μυϊκών ινών βραδείας συσπάσεως (κόκκινης) και ταχείας σπασίματος (λευκής)

Οι γρήγορες μυϊκές ίνες αποτελούνται από ταχείες μυοσίνες (40-90 ms), σε αντίθεση με τις ίνες φακών, που σχηματίζονται από αργές μυοσίνες (90-140 ms). Οι πρώτοι παράγουν περισσότερη προσπάθεια αλλά κόπωση γρήγορα.

Γλυκονογένεση στο ήπαρ

Μέσω του αίματος, το γαλακτικό φτάνει στο ήπαρ. Και πάλι το γαλακτικό μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό με τη δράση του γαλακτικού αφυδρογονάσης ενζύμου.

Τέλος, το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε γλυκόζη με γλυκονεογένεση, χρησιμοποιώντας το ΑΤΡ του ήπατος, που παράγεται από οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Αυτή η νέα γλυκόζη μπορεί να επιστρέψει στον μυ, όπου αποθηκεύεται ως γλυκογόνο και χρησιμοποιείται ξανά για μυϊκή σύσπαση.

Αντιδράσεις της γλυκονεογένεσης

Η γλυκονεογένεση είναι η σύνθεση της γλυκόζης χρησιμοποιώντας συστατικά που δεν είναι υδατάνθρακες. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πάρει ως πρώτη ύλη πυροσταφυλικό, γαλακτικό, γλυκερόλη και τα περισσότερα από τα αμινοξέα.

Η διαδικασία ξεκινά στα μιτοχόνδρια, αλλά τα περισσότερα από τα βήματα συνεχίζονται στο κυτταρικό κυτοσόλιο.

Η γλυκονεογένεση περιλαμβάνει δέκα από τις αντιδράσεις της γλυκόλυσης, αλλά με αντίστροφη έννοια. Αυτό συμβαίνει με τον ακόλουθο τρόπο:

-Στο μιτοχονδριακό πλέγμα, το πυρουβικό οξύ μετατρέπεται σε οξαλοξεικό με τη βοήθεια του ενζύμου πυρουβική καρβοξυλάση. Αυτό το βήμα χρειάζεται ένα μόριο ΑΤΡ, το οποίο συμβαίνει να είναι ADP, ένα μόριο CO2 και ένα από το νερό. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνει δύο Η+ στη μέση.

-Ο οξαλικός εστέρας μετατρέπεται σε 1-μηλικό με το ένζυμο μηλεϊνική αφυδρογονάση. Αυτή η αντίδραση χρειάζεται ένα μόριο ΝΑϋΗ και Η.

-Το 1-μηλικό άφησε το κυτοσόλιο όπου η διαδικασία συνεχίζεται. Το μηλικό επανέρχεται στο οξαλοξεικό. Αυτό το στάδιο καταλύεται από το ένζυμο μηλεϊνική αφυδρογονάση και περιλαμβάνει τη χρήση ενός μορίου NAD+

-Ο οξαοξικός εστέρας μετατρέπεται σε φωσφοενελοπυροσταφυλικό από το ένζυμο φωσφοενελοπυροσταφυλικής καρβοξυκινάσης. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει ένα μόριο GTP που περνά στο ΑΕΠ και το CO2.

-Το φωσφοενελοπυροσταφυλικό διέρχεται στο 2-φωσφογλυκερικό με τη δράση της ενολάσης. Αυτό το βήμα απαιτεί ένα μόριο νερού.

-Η φωσφογλυκερική μουτάση καταλύει τη μετατροπή του 2-φωσφογλυκερικού σε 3-φωσφογλυκονικό άλας.

-Ο 3-φωσφογλυκερίτης περνάει στο 1,3-διφωσφογλυκερικό άλας, καταλύεται από την φωσφογλυκερική μουτάση. Αυτό το βήμα απαιτεί ένα μόριο ΑΤΡ.

-Ο 1,3-διφωσφογλυκερικός εστέρας καταλύεται σε 3-φωσφορική d-γλυκεραλδεϋδη με αφυδρογονάση γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής. Αυτό το στάδιο περιλαμβάνει ένα μόριο NADH.

-Ο-3-φωσφορικός D-γλυκεραλδεϋδης διέρχεται στην 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη από αλδαλάση.

-Η 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη μετατρέπεται σε 6-φωσφορική φρουκτόζη με 1,6-διφωσφατάση φρουκτόζης. Αυτή η αντίδραση περιλαμβάνει ένα μόριο νερού.

-Η 6-φωσφορική φρουκτόζη μετατρέπεται σε 6-φωσφορική γλυκόζη από το ένζυμο ισομεράση 6-φωσφορικής γλυκόζης.

-Τέλος, το ένζυμο 6-φωσφατάση της γλυκόζης καταλύει τη δίοδο της τελευταίας ένωσης στην α-ϋ-γλυκόζη.

Γιατί το γαλακτικό πρέπει να ταξιδεύει στο ήπαρ?

Οι μυϊκές ίνες δεν είναι ικανές να διεξάγουν τη διαδικασία γλυκονεογένεσης. Σε μια τέτοια περίπτωση που θα μπορούσε, θα ήταν ένας εντελώς αδικαιολόγητος κύκλος, δεδομένου ότι η γλυκονεογένεση χρησιμοποιεί πολύ περισσότερο ATP από τη γλυκόλυση.

Επιπλέον, το ήπαρ είναι ένας κατάλληλος ιστός για τη διαδικασία. Σε αυτό το σώμα έχει πάντα την απαραίτητη ενέργεια για να πραγματοποιήσει τον κύκλο επειδή δεν υπάρχει έλλειψη Ο2.

Παραδοσιακά θεωρήθηκε ότι κατά τη διάρκεια της κυτταρικής ανάκαμψης μετά την άσκηση, περίπου το 85% του γαλακτικού απομακρύνθηκε και απεστάλη στο ήπαρ. Στη συνέχεια συμβαίνει η μετατροπή σε γλυκόζη ή γλυκογόνο.

Ωστόσο, νέες μελέτες που χρησιμοποιούν αρουραίους ως οργανικό μοντέλο αποκαλύπτουν ότι η συχνή τύχη γαλακτικού οξέος είναι η οξείδωση.

Επιπλέον, διάφοροι συγγραφείς υποδηλώνουν ότι ο ρόλος του κύκλου Cori δεν είναι τόσο σημαντικός όσο πιστεύεται. Σύμφωνα με αυτές τις έρευνες, ο ρόλος του κύκλου μειώνεται σε μόλις 10 ή 20%.

Κύκλος Cori και άσκηση

Κατά την άσκηση, το αίμα λαμβάνει μέγιστη συσσώρευση γαλακτικού οξέος μετά από πέντε λεπτά προπόνησης. Αυτή η φορά είναι αρκετή για να μεταναστεύσει το γαλακτικό οξύ από τους μυϊκούς ιστούς στο αίμα.

Μετά το στάδιο μυϊκής προπόνησης, τα επίπεδα γαλακτικού αίματος επιστρέφουν στις κανονικές τους τιμές μετά από μία ώρα.

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, η συσσώρευση γαλακτικού (ή γαλακτικού από μόνη της) δεν είναι η αιτία της μυϊκής εξάντλησης. Έχει αποδειχθεί ότι στην εκπαίδευση όπου η συσσώρευση γαλακτικού οξέος είναι χαμηλή, εμφανίζεται μυϊκή κόπωση.

Θεωρείται ότι η πραγματική αιτία είναι η μείωση του pH στο εσωτερικό των μυών. Είναι πιθανό ότι το pH μειώνεται από τη βασική τιμή από 7,0 σε 6,4, που θεωρείται αρκετά χαμηλή. Στην πραγματικότητα, αν το pH παραμείνει κοντά στο 7,0, ακόμη και αν η συγκέντρωση του γαλακτικού οξέος είναι υψηλή, ο μυς δεν γίνεται κουρασμένος.

Ωστόσο, η διαδικασία που οδηγεί σε κόπωση ως αποτέλεσμα της οξίνισης δεν είναι ακόμη σαφής. Μπορεί να σχετίζεται με την καταβύθιση ιόντων ασβεστίου ή με τη μείωση της συγκέντρωσης ιόντων καλίου.

Οι αθλητές λαμβάνουν μασάζ και πάγο στους μυς τους για να προωθήσουν το πέρασμα του γαλακτικού στο αίμα.

Ο κύκλος της αλανίνης

Υπάρχει μια μεταβολική πορεία σχεδόν ταυτόσημη με τον κύκλο του Cori, που ονομάζεται κύκλος αλανίνης. Εδώ το αμινοξύ είναι ο πρόδρομος της γλυκονεογένεσης. Με άλλα λόγια, η αλανίνη αντικαθιστά τη γλυκόζη.

Αναφορές

  1. Baechle, Τ. R. & Earle, R.W. (Eds.). (2007). Αρχές κατάρτισης δύναμης και σωματικής προετοιμασίας. Ed. Panamericana Medical.
  2. Campbell, Μ. Κ., & Farrell, S. O. (2011). Βιοχημεία. Έκτη έκδοση. Thomson. Brooks / Cole.
  3. Koolman, J., & Röhm, Κ. Η. (2005). Βιοχημεία: κείμενο και άτλας. Ed. Panamericana Medical.
  4. Μούγιος, Β. (2006). Ασκήσεις βιοχημείας. Ανθρώπινη κινητική.
  5. Poortmans, J.R. (2004). Αρχές βιοχημείας άσκησης. 3rd, αναθεωρημένη έκδοση. Karger.
  6. Voet, D., & Voet, J.G (2006). Βιοχημεία. Ed. Panamericana Medical.