Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

15,3: Бродіння молочної кислоти

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    22973

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Результати навчання

    • Опишіть молочнокисле бродіння.
    • Опишіть, як бактерії, в тому числі ті, які ми використовуємо для приготування йогурту, роблять АТФ при відсутності кисню.
    • Обговоріть, як ваші м'язи продовжують працювати для вас, навіть коли ваша дихальна та серцево-судинна система більше не може підтримувати безперервний запас кисню.

    Короткі ривки спринтингу підтримуються ферментацією в м'язових клітині. Це виробляє достатньо АТФ, щоб дозволити ці короткі сплески підвищеної активності.

    Бродіння молочної кислоти: м'язові клітини та йогурт

    Для обідів з курки чи індички ви віддаєте перевагу світлому м'ясу або темному? Ви вважаєте себе спринтером або бігуном на довгі дистанції? У чому біологічна відмінність світлого м'яса від темного м'яса? Або між двома типами бігунів? Чи вважаєте ви, що це має щось спільне з кольором м'язів?

    Малюнок\(\PageIndex{1}\) : Світле м'ясо або темне? Спринт або витривалість? М'язові клітини знають два способи виготовлення АТФ - аеробне і анаеробне дихання.

    Чи пов'язані барабанні палички та спортивна майстерність?

    Колір м'язів відображає її спеціалізацію на аеробному або анаеробному обміні речовин. Хоча люди є облігатними аеробами (організмом, який потребує кисню для клітинного дихання), наші м'язові клітини не відмовилися від стародавніх шляхів, які дозволяють їм продовжувати виробляти АТФ швидко, коли кисень працює низько. Різниця більш виражена у курей і тетерев (див. Малюнок нижче), які стоять цілий день на ногах. Протягом тривалого періоду часу вони здійснюють аеробне дихання в своїх «спеціалізованих для витривалості» червоних м'язах. Якщо ви знайомі з рябчиками, то знаєте, що ці птахи «змиваються» з великою швидкістю на невеликі відстані. Такий «спринтерський» політ залежить від анаеробного дихання білими клітинами молочної залози і крилового м'яза, що дозволяє швидко виробляти АТФ в умовах низького рівня кисню.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\) : Гофровані рябчики використовують анаеробне дихання (молочнокислотне бродіння) в м'язах крил і грудей для швидкого сплеску швидкості, щоб врятуватися від хижаків.

    Жоден людський м'яз не є червоним або білим, але, швидше за все, якщо ви досягнете успіху на коротких дистанціях або в такому виді спорту, як підняття ваги, у вас більше білих гліколітичних волокон у м'язах ніг, що дозволяє анаеробне дихання. Якщо ви бігаєте марафони, у вас напевно більше червоних окислювальних волокон, що виконують аеробне дихання.

    Бродіння молочної кислоти

    Можливо, ви не знали, що ваші м'язові клітини можуть бродити. Бродіння - це процес вироблення АТФ за відсутності кисню, лише через гліколіз. Нагадаємо, що гліколіз розбиває молекулу глюкози на дві молекули пірувату, виробляючи чистий приріст двох молекул АТФ і двох молекул NADH. Молочнокисле бродіння - це тип анаеробного дихання, що здійснюється йогуртовими бактеріями (Lactobacillus та іншими) та власними м'язовими клітинами, коли ви працюєте з ними наполегливо і швидко.

    Малюнок\(\PageIndex{3}\) : Молочна кислота,\(\ce{C_3H_6O_3}\).

    Молочнокислотне бродіння перетворює 3-вуглецевий піруват в 3-вуглецеву молочну кислоту\(\left( \ce{C_3H_6O_3} \right)\) (див. Малюнок нижче) і регенерує NAD\(^+\) в процесі, дозволяючи гліколізу продовжувати виробляти АТФ в умовах низького вмісту кисню. Оскільки існує обмежений запас NAD,\(^+\) доступний в будь-якій даній комірці, цей акцептор електронів повинен бути регенерується, щоб виробництво АТФ продовжувалося. Щоб досягти цього, NADH дарує свої зайві електрони молекулам пірувату, регенеруючи NAD\(^+\). Молочна кислота утворюється при зниженні пірувату.

    \[\ce{C_3H_3O_3} \: \text{(pyruvate)} \: + \ce{NADH} \rightarrow \ce{C_3H_6O_3} \: \text{(lactic acid)} \: + \ce{NAD^+}\]

    Арктична кислотна ферментація перетворює піруват в молочну кислоту і регенерує NAD\(^+\) з\(NADH\).

    Малюнок\(\PageIndex{4}\) : Молочнокисле бродіння робить АТФ при відсутності кисню шляхом перетворення глюкози в молочну кислоту (через проміжний піруват). Виготовлення молочної кислоти з пірувату окислює NADH, регенеруючи NAD,\(^+\) так що гліколіз може продовжувати швидко робити більше АТФ. Кожне коло являє собою атом вуглецю.

    Для бактерій Lactobacillus кислота, що утворюється в результаті бродіння, вбиває бактеріальних конкурентів в пахті, йогурті та деякій кількості сиру. Користь поширюється і на людей, які користуються цими продуктами, а також (рис.\(\PageIndex{5}\)).

    Малюнок\(\PageIndex{5}\) : Бактерії лактобактерій використовують той же тип анаеробного дихання, що і наші м'язові клітини. Молочна кислота знижує конкуренцію з боку інших бактерій і ароматизаторів йогурту.

    Можливо, ви помітили цей тип бродіння у власних м'язах, оскільки м'язова втома та біль пов'язані з молочною кислотою. Молочна кислота накопичується в м'язових клітині, оскільки ферментація протікає під час напружених фізичних вправ. У цей час дихальна та серцево-судинна системи не можуть транспортувати кисень до м'язових клітин, особливо в ногах, досить швидко, щоб підтримувати аеробне дихання. Щоб забезпечити безперервне виробництво деяких АТФ, ваші м'язові клітини використовують молочну кислоту ферментації.

    Додаткові ресурси

    Автори та атрибуція