Fermentarea homolactică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Fermentarea homolactică este, împreună cu fermentația alcoolică , un proces de reaprovizionare anaerobă a NAD + în celule.

Caracteristici

Pentru ca glicoliza să continue, NAD + , care este prezent în cantități limitate în celule , trebuie reciclat după reducerea sa la NADH de gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază (GAPDH). În prezența oxigenului , echivalenții reducători ai NADH sunt transferați în mitocondrii pentru reoxidare . În condiții anaerobe, pe de altă parte, NAD + este regenerat prin reducerea piruvatului . Această operație poate fi efectuată atât prin fermentare alcoolică, cât și prin fermentare homolactică.

Operațiune

La mușchi , în special în timpul activității fizice intense atunci când cererea de ATP este mare și oxigenul este redus, lactatul dehidrogenază (LDH) catalizează oxidarea NADH de către piruvat pentru a da NAD + și lactat . Această reacție este adesea clasificată ca a unsprezecea reacție a glicolizei: lactatul dehidrogenază, ca și celelalte enzime dependente de NAD + , catalizează reacția cu stereospecificitate absolută: hidrogenul pro-R al C4 al NADH este transferat stereospecific pe fața regelui C2 al piruvatului pentru a da L-lactat (sau S-lactat). Această reacție regenerează NAD + care poate participa la reacția glicolitică catalizată de GAPDH.

Mamiferele au două tipuri diferite de subunități LDH, subunitățile M și H, care formează împreună cinci izozime tetramerice: M4, M3H, M2H2, MH3 și H4. Deși aceste forme hibride sunt prezente în majoritatea țesuturilor , subunitățile H predomină în țesuturile aerobe, cum ar fi mușchiul inimii , în timp ce subunitățile M în țesuturile care sunt supuse unor condiții anaerobe, cum ar fi mușchiul scheletic și ficatul . LDH H4 are o valoare mică de km pentru piruvat și este inhibat alosteric de nivelurile ridicate ale acestui metabolit, în timp ce izozima M4 are o valoare ridicată de km pentru piruvat și nu este inhibată de acesta. Celelalte izoenzime au proprietăți intermediare care variază în raport cu cele două tipuri de subunități. Prin urmare, s-a propus, deși nu fără dezacord, că LDH de tip H este mai potrivit pentru a cataliza oxidarea lactatului în piruvat, în timp ce LDH de tip M este mai potrivit pentru a cataliza reacția inversă.

Structura cristalografică cu raze X a LDH H4 porcin în complex cu S-lac-NAD + (un analog bisubstrat în care atomul C3 de lactat este legat covalent de atomul C4 al inelului NAD + nicotinamidă) a fost determinată de Michael Rossmann . Pe baza acestei structuri și a dovezilor enzimologice, Rossmann a propus următorul mecanism pentru reducerea piruvatului de lactat dehidrogenază: hidrura pro-R este transferată de la C4 inelului nicotinamidic al NADH la C2 piruvat cu transferul concomitent al unui proton de la porțiunea de imidazol din His195 la O2 de piruvat, oferind NAD + și lactat.

Transferul de protoni este facilitat de interacțiuni respingătoare cu lanțul lateral încărcat pozitiv al Arg109. Aceste interacțiuni servesc și la orientarea