Cori Cycle: ขั้นตอนและลักษณะ

วัฏจักร Cori หรือกรดแลคติกเป็นเส้นทางการเผาผลาญซึ่งแลคเตทที่ผลิตโดยเส้นทางไกลโคไลติกในกล้ามเนื้อไปยังตับซึ่งจะถูกแปลงกลับเป็นกลูโคส สารประกอบนี้จะกลับไปที่ตับอีกครั้งเพื่อถูกเผาผลาญ

เส้นทางการเผาผลาญนี้ถูกค้นพบในปี 1940 โดย Carl Ferdinand Cori และ Gerty Cori ภรรยาของเขานักวิทยาศาสตร์จากสาธารณรัฐเช็ก ทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์

กระบวนการ (ขั้นตอน)

glycolysis กล้ามเนื้อไม่ใช้ออกซิเจน

วงจร Cori เริ่มต้นขึ้นในเส้นใยกล้ามเนื้อ ในเนื้อเยื่อนี้การได้รับ ATP ส่วนใหญ่เกิดจากการแปลงกลูโคสเป็นแลคเตท

มันควรจะกล่าวว่าคำว่ากรดแลคติกและแลคเตทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในคำศัพท์กีฬาแตกต่างกันเล็กน้อยในโครงสร้างทางเคมีของพวกเขา แลคเตทเป็นเมตาโบไลต์ที่ผลิตโดยกล้ามเนื้อและเป็นรูปแบบที่แตกตัวเป็นไอออนในขณะที่กรดแลคติคมีโปรตอนเพิ่มเติม

การหดตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของ ATP

สิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นใหม่โดยกระบวนการที่เรียกว่า "oxidative phosphorylation" เส้นทางนี้เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียของเส้นใยกล้ามเนื้อกระตุกช้า (แดง) และกล้ามเนื้อกระตุกอย่างรวดเร็ว (ขาว)

เส้นใยกล้ามเนื้อเร็วนั้นประกอบไปด้วย myosins เร็ว (40-90 ms) ซึ่งตรงกันข้ามกับเส้นใยของเลนส์ที่เกิดจาก myosins ช้า (90-140 ms) อดีตผลิตความพยายามมากขึ้น แต่ความเหนื่อยล้าอย่างรวดเร็ว

Gluconeogenesis ในตับ

เมื่อผ่านน้ำนมแลคเตทก็ไปถึงตับ แลคเตทจะถูกแปลงเป็นไพรูเวทอีกครั้งโดยเอนไซม์แลคเตทดีไฮโดรจีเนส

ในที่สุด pyruvate จะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสโดย gluconeogenesis โดยใช้ ATP ของตับซึ่งสร้างขึ้นโดย oxidative phosphorylation

กลูโคสใหม่นี้สามารถกลับไปที่กล้ามเนื้อซึ่งจะถูกเก็บไว้ในรูปแบบของไกลโคเจนและจะใช้อีกครั้งสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อ

ปฏิกิริยาของกลูโคเจนเจเนซิส

Gluconeogenesis คือการสังเคราะห์กลูโคสโดยใช้ส่วนประกอบที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต กระบวนการนี้สามารถใช้เป็นวัตถุดิบไพรูเวต, แลคเตท, กลีเซอรอลและกรดอะมิโนส่วนใหญ่

กระบวนการเริ่มต้นในไมโตคอนเดรีย แต่ขั้นตอนส่วนใหญ่ดำเนินการต่อในไซโตเซล

Gluconeogenesis เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาสิบประการของ glycolysis แต่ในแง่กลับกัน มันเกิดขึ้นในวิธีต่อไปนี้:

- ในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรียไพรูไพรูจะถูกแปลงเป็น oxaloacetate โดยเอนไซม์คาร์บอกซิเลสไพรูไพรู ขั้นตอนนี้ต้องใช้โมเลกุล ATP ซึ่งกลายเป็น ADP โมเลกุลของ CO 2 และโมเลกุลของน้ำ ปฏิกิริยานี้ปล่อย H + สองถึงกลาง

ออกซาเลตจะถูกแปลงเป็น l-malate โดยเอนไซม์ malate dehydrogenase ปฏิกิริยานี้ต้องการโมเลกุลของ NADH และ H

- l-malate ไปที่ cytosol ซึ่งกระบวนการยังคงดำเนินต่อไป Malate ผ่านกลับไปที่ oxaloacetate ขั้นตอนนี้ถูกเร่งโดยเอนไซม์ malate dehydrogenase และเกี่ยวข้องกับการใช้ NAD + โมเลกุล

Oxalacetate จะถูกแปลงเป็นฟอสฟอโนลพิวทรูทโดยเอนไซม์ฟอสฟอโนโพล กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุล GTP ที่ส่งผ่านไปยัง GDP และ CO 2

- ฟอสฟอโนลพิวโรวเวทส่งผ่านไปยัง 2 ฟอสโฟกลีเซอเรตโดยการกระทำของ enolase ขั้นตอนนี้ต้องใช้โมเลกุลของน้ำ

- phosphoglycerate mutase เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยน 2-phosphoglycerate เป็น 3-phosphoglycerate

-3-Phosphoglycerate ผ่านไปที่ 1, 3-biphosphoglycerate เร่งปฏิกิริยาโดย mutase phosphoglycerate ขั้นตอนนี้ต้องใช้โมเลกุล ATP

- 1, 3-biphosphoglycerate ถูกเร่งให้เป็น d-glyceraldehyde-3-phosphate โดย glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุลของ NADH

-D-glyceraldehyde-3-phosphate ถูกแปลงเป็นฟรุกโตส 1, 6-bisphosphate โดย aldolase

- ฟรุกโตส 1, 6-bisphosphate จะถูกแปลงเป็นฟรุกโตส 6-ฟอสเฟตโดยฟรุกโตส 1, 6-biphosphatase ปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุลของน้ำ

- ฟรุกโตส 6-phosphate ถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคส 6-phosphate โดยเอนไซม์กลูโคส -6- ฟอสเฟตไอโซเมอเรส

- ในที่สุดเอนไซม์กลูโคส 6-phosphatase จะเร่งการผ่านของสารประกอบหลังเป็นα-d-กลูโคส

ทำไมแลคเตทจึงต้องเดินทางไปที่ตับ?

เส้นใยกล้ามเนื้อไม่สามารถดำเนินการตามกระบวนการกลูโคเนเนซิสได้ ในกรณีที่เป็นไปได้มันจะเป็นวัฏจักรที่ไม่ยุติธรรมโดยสิ้นเชิงเนื่องจาก gluconeogenesis ใช้ ATP มากกว่า glycolysis

นอกจากนี้ตับเป็นเนื้อเยื่อที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการ ในร่างกายนี้มักจะมีพลังงานที่จำเป็นในการทำรอบเนื่องจากไม่มีการขาด O 2

ตามเนื้อผ้ามันคิดว่าในระหว่างการกู้คืนเซลล์หลังจากออกกำลังกายประมาณ 85% ของแลคเตทถูกลบออกและส่งไปยังตับ จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นกลูโคสหรือไกลโคเจน

อย่างไรก็ตามการศึกษาใหม่โดยใช้หนูเป็นสิ่งมีชีวิตแบบจำลองเผยให้เห็นว่าชะตากรรมของแลคเตทบ่อยครั้งคือการเกิดออกซิเดชัน

นอกจากนี้ผู้เขียนที่แตกต่างกันแนะนำว่าบทบาทของวงจร Cori ไม่สำคัญเท่าที่เชื่อ ตามการสืบสวนเหล่านี้บทบาทของวงจรจะลดลงเหลือเพียง 10 หรือ 20%

วงจร Cori และการออกกำลังกาย

เมื่อออกกำลังกายเลือดจะได้รับกรดแลคติคสูงสุดหลังจากการฝึกฝนห้านาที คราวนี้ก็เพียงพอแล้วสำหรับกรดแลคติคที่จะย้ายจากเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อไปสู่เลือด

หลังจากขั้นตอนการฝึกกล้ามเนื้อระดับแลคเตทในเลือดจะกลับสู่ค่าปกติหลังจากผ่านไปหนึ่งชั่วโมง

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่ได้รับความนิยมการสะสมของแลคเตท (หรือแลคเตทด้วยตัวเอง) ไม่ใช่สาเหตุของการอ่อนเพลียของกล้ามเนื้อ มันแสดงให้เห็นว่าในการฝึกอบรมที่มีการสะสมของแลคเตตต่ำความเหนื่อยล้าของกล้ามเนื้อเกิดขึ้น

เป็นที่เชื่อกันว่าสาเหตุที่แท้จริงคือการลดลงของค่า pH ในกล้ามเนื้อ มีความเป็นไปได้ที่ค่า pH จะลดลงจากค่าฐานที่ 7.0 ถึง 6.4 ซึ่งถือว่าเป็นค่าที่ค่อนข้างต่ำ ในความเป็นจริงถ้าค่า pH ยังคงอยู่ที่ 7.0 แม้ว่าความเข้มข้นของแลคเตทจะสูงกล้ามเนื้อจะไม่อ่อนเพลีย

อย่างไรก็ตามกระบวนการที่นำไปสู่ความเหนื่อยล้าจากการเป็นกรดยังไม่ชัดเจน มันอาจเกี่ยวข้องกับการตกตะกอนของแคลเซียมไอออนหรือลดลงในความเข้มข้นของโพแทสเซียมไอออน

นักกีฬาได้รับการนวดและน้ำแข็งบนกล้ามเนื้อของพวกเขาเพื่อส่งเสริมการหลั่งแลคเตทในเลือด

วงจรอะลานีน

มีเส้นทางการเผาผลาญเกือบจะเหมือนกับวงจรของ Cori เรียกว่าวัฏจักรอะลานีน ที่นี่กรดอะมิโนเป็นสารตั้งต้นของกลูโคโนเจน กล่าวอีกนัยหนึ่งอะลานีนเข้าแทนที่กลูโคส