Hry · BiochemieHra o kvašení

Bez dechu

Glykolýza jede, jen dokud má NAD⁺. Rozhoduj, kam poputuje pyruvát, když mitochondrie nestačí: v červené krvince, při sprintu, v kvasnicích i v nádoru.

vyšlo

Šestý krok glykolýzy potřebuje NAD⁺ a buňka ho má jen hrstku. Každá glukóza z něj udělá dvě molekuly NADH, a kdyby se NADH pořád neměnilo zpátky na NAD⁺, glykolýza by se brzy zastavila. S kyslíkem ho vracejí mitochondrie. Bez kyslíku musí buňka elektrony z NADH uložit do pyruvátu, takže vznikne laktát. Kvasinky z pyruvátu nejdřív odštěpí oxid uhličitý a elektrony uloží do vzniklého acetaldehydu, takže vznikne ethanol. Obojímu se říká kvašení.

Jak hrát: posuvníkem pod obrázkem rozhoduješ, kolik pyruvátu poputuje do mitochondrií a kolik na laktát (u kvasinek na ethanol). Ovládat ho můžeš i šipkami na klávesnici. Nahoře vidíš kolotoč NAD⁺, vytížení mitochondrií a zásobu energie, dole průběh v čase i to, co buňku teprve čeká. Mitochondrie zvládnou jen tolik pyruvátu, kolik jim dovolí kyslík. Co nestihnou, čeká před nimi i se svým NADH, a když toho čeká moc, NAD⁺ dojde a glykolýza zabrzdí. Kvašení zvládne, kolik chceš, ale z jedné glukózy dá jen 2 ATP, z glukózy z glykogenu 3.

HRA Bez dechu
energie – NAD⁺ – glykogen – čas –
Vyber úroveň a začni.

do mitochondrií na laktát 0 %
Bez dechu. Světlé kuličky v kolotoči pod glykolýzou jsou NAD⁺, tmavé NADH. Pyruvát teče do mitochondrií (nahoře), nebo na laktát či ethanol (dole). Pruh pod mitochondriemi ukazuje, jak jsou vytížené vzhledem ke kyslíku, který mají, a terakotové tečky před nimi jsou pyruvát, který čeká i se svým NADH. Sloupec vpravo je zásoba energie (ATP, ve svalu i fosfokreatin), dole její průběh v čase a světlou plochou poptávka po ATP. Ve čtvrté úrovni jsou místo schématu tři buňky, šedofialová část pruhu glykolýzy je kapacita, kterou ubral inhibitor, a svislá čárka v pruhu energie hranice 40 %. Kvašením dá ve hře jedna glukóza 2 ATP (glukóza z glykogenu 3) a mitochondrie k tomu přidají 28, celkem tedy 30 ATP. To je nižší z Lehningerových odhadů 30 a 32; simulace v kapitole počítá s 32. Pivovarským kvasinkám přidají mitochondrie jen 16 ATP, celkem asi 18. Ostatní čísla jsou ilustrační.

Co se tu doopravdy děje

NAD⁺ má buňka mnohem méně než glukózy, kterou za pár minut zpracuje, a tak by se glykolýza bez jeho vracení brzy zastavila. S kyslíkem vracejí NAD⁺ mitochondrie: elektrony z NADH projdou dýchacím řetězcem až na kyslík a pyruvát shoří na oxid uhličitý. Bez kyslíku je buňka uloží do pyruvátu. Lehninger tomu říká kvašení: buňka získá ATP, nespotřebuje kyslík a množství NAD⁺ ani NADH se nezmění. Červené krvinky, které mitochondrie nemají, vyrábějí laktát i za dostatku kyslíku. Kvasinky místo laktátu vyrábějí ethanol a oxid uhličitý.

Kvašení dá z jedné glukózy 2 ATP, spálení s mitochondriemi asi 30. Aby buňka bez kyslíku vyrobila stejné množství ATP, musí podle Lehningera zpracovat asi patnáctkrát víc glukózy. Louis Pasteur si u kvasinek všiml, že bez kyslíku spotřebují cukru mnohonásobně víc, a dnes se tomu říká Pasteurův efekt. Svaly při sprintu sáhnou do glykogenu. Glukóza z něj dá kvašením 3 ATP, protože ji sval nemusí fosforylovat pomocí ATP jako glukózu z krve. Laktát, který přitom vznikne, odnese krev do jater a tam se z něj v klidu znovu stane glukóza. Tomu koloběhu se říká Coriho cyklus. Kyslík, který tělo po námaze spotřebuje navíc, slouží ke splácení kyslíkového dluhu.

V mnoha nádorech podle Lehningera běží příjem glukózy a glykolýza zhruba desetkrát rychleji než ve zdravých tkáních. Většina nádorových buněk zpočátku roste s nedostatkem kyslíku, protože k nim ještě nevedou cévy, a Otto Warburg si ve dvacátých letech všiml, že nádory glykolýzu zrychlují i tam, kde kyslík mají. Na téhle závislosti stojí vyšetření PET: radioaktivně značená fluorodeoxyglukóza se v buňkách zachytí jako 6-fosfát a ukáže místa, kde se spotřebovává nejvíc glukózy. A proto se zkoumají i látky, které glykolýzu brzdí.

Ve hře o osudu pyruvátu rozhoduješ ty. V buňce to žádný posuvník nedělá: kolik pyruvátu skončí jako laktát, rozhodují koncentrace látek, kyslík a enzymy samy. Víc je v kapitole První rameno schodiště.

Hra vysvětluje princip a nikomu neradí s léčbou.

Vidíš chybu, nebo ti tu něco nesedí? Napiš mi →

Kup mi kafe

Zdroje