Giải phóng năng lượng cho cơ thể bằng con đường kỵ khí - Đường phân kỵ khí

2022-08-02 01:44 PM

Lactic acid được tổng hợp trong quá trình đường phân kỵ khí không mất đi khỏi cơ thể bởi vì khi oxy đầy đủ trở lại, lactic acid có thể chuyền về thành glucose hoặc được sử dụng chính xác để giải phóng năng lượng.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Thỉnh thoảng, khí oxy không đủ cho nhu cầu, vì thế sự phosphoryl-oxy hóa không xảy ra. Tuy nhiên ngay cả ở dưới điều kiện này, một lượng nhỏ năng lượng vẫn được cung cấp cho tế bào nhờ sự thoái hóa của carbohydrate giai đoạn đường phân, bởi vì các phản ứng hóa học để glucose thoái hóa thành pyruvic acid không đòi hỏi oxy.

Quá trình này gây lãng phí glucose nghiêm trọng bởi chỉ 24,000 calo được sử dụng để tổng hợp ATP khi chuyển hóa một phân tử glucose, điều này thể hiện chỉ hơn 3% tổng số năng lượng trong phân tử glucose. Tuy nhiên cách giải phóng năng lượng này với tế bào, còn được gọi là năng lượng yếm khí (anaerobic energy), có thể duy trì sự sống trong vài phút trong lúc oxy không thể được cung cấp đầy đủ.

Chuỗi các phản ứng hóa học gây ra quá trình đường phân

Hình. Chuỗi các phản ứng hóa học gây ra quá trình đường phân.

Sự hình thành Lactic Acid trong đường phân kỵ khí Sự giải phóng năng lượng kỵ khí bổ sung. Định luật tác dụng khối lượng (The law of mass action) nói rằng sản phẩm cuối cùng của một phản ứng hóa học tích tụ dần trong môi trường phản ứng, tỷ lệ của phản ứng giảm dần và tiến tới 0. Hai sản phẩm cuối cùng của phản ứng đường phân là (1) pyruvic acid và (2) nguyên tử hydro gắn với NAD+ thành NADH and H+. Sự tích tụ của một hoặc cả hai chất này làm dừng lại quá trình đường phân và ngăn cản sự tổng hợp ATP. Khi số lượng của chúng tăng lên quá mức, hai sản phẩm cuối cùng phản ứng với nhau để tạo thành lactic acid theo phương trình sau:

Tạo thành lactic acid

Do đó dưới trạng thái kỵ khí, một phần lớn pyruvic acid sẽ chuyển thành lactic acid, nó dễ dàng khuyếch tán ra ngoài tế bào tới dịch ngoại bào và đi vào dịch nội bào của những tế bào ít hoạt động khác. Vì vậy lactic acid được ví như một loại “cống thoát nước” mà các sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân đều có thể biến mất, cho phép quá trình đường phân tiếp tục lâu hơn bình thường. Thật vậy, đường phân chỉ có thể xảy ra một vài giây nếu không có sự chuyển hóa này. Thay vào đó, nó có thể duy trì vài phút, cung cấp cho cơ thể một lượng bổ sung đáng kể ATP, ngay cả trong trường hợp thiếu hụt oxy.

Sự chuyển đổi từ Lactic Acid thành Pyruvic Acid khi oxy có mặt đầy đủ trở lại. Khi một người bắt đầu hô hấp trở lại sau một giai đoạn chuyển hóa yếm khí, lactic acid nhanh chóng chuyển về thành pyruvic acid và NADH cộng H+. Một phần lớn những chất này ngay lập tức được oxy hóa để tạo thành lượng lớn ATP. Sự dư thừa ATP này dẫn đến ba phần tư lượng pyruvic acid dư thừa còn lại được chuyển thành glucose.

Do vậy, một lượng lớn lactic acid được tổng hợp trong quá trình đường phân kỵ khí không mất đi khỏi cơ thể bởi vì khi oxy đầy đủ trở lại, lactic acid có thể chuyền về thành glucose hoặc được sử dụng chính xác để giải phóng năng lượng. Phần lớn sự chuyển đổi ngược lại này xảy ra ở trong gan, nhưng một phần nhỏ có thể xảy ra ở các mô khác.

Tim sử dụng lactic acid để cung cấp năng lượng. Cơ tim có khả năng đặc biệt là chuyển từ lactic acid thành pyruvic acid và sau đó sử dụng pyruvic acid để cung cấp năng lượng. Quá trình này xảy ra ở mức độ cao lúc hoạt động thể lực nặng , khi một lượng lớn lactic acid được giải phóng vào máu từ cơ, xương và được tiêu thụ như một nguồn năng lượng bổ sung của tim.

Bài viết cùng chuyên mục

PO2 phế nang: phụ thuộc vào các độ cao khác nhau

Khi lên độ cao rất lớn, áp suất CO2 trong phế nang giảm xuống dưới 40 mmHg (mặt nước biển). Con người khi thích nghi với độ cao có thể tăng thông khí lên tới 5 lần, tăng nhịp thở gây giảm PCO2 xuống dưới 7 mmHg.

Tăng lưu lượng tim và tăng huyết áp: vai trò của thần kinh xương và thần kinh cơ xương

Mặc dù hoạt động thần kinh điều khiển tuần hoàn nhanh nhất là qua hệ thần kinh tự chủ, nhưng một vài trường hợp hệ thần kinh cơ xương lại đóng vai trò chính trong đáp ứng tuần hoàn.

Huyết áp động mạch: kiểm soát bằng lợi liệu áp lực

Lượng dịch vào và ra phải cân bằng tuyệt đối,  nhiệm vụ này được thực hiện bởi điều khiển thần kinh và nội tiết và bởi hệ thống kiểm soát tại thận, nơi mà điều hòa bài tiết muối và nước.

Kích thích và trương lực của hệ giao cảm và phó giao cảm

Hệ giao cảm và phó giao cảm hoạt hóa liên tục, và mức độ cơ bản chính là trương lực giao cảm và phó giao cảm. Ý nghĩa của trương lực là cho phép một hệ thần kinh đơn độc có thể đồng thời làm tăng và giảm hoạt động của cơ quan chịu kích thích.

Chức năng sinh lý của oxytocin

Oxytocin làm co tử cung khi mang thai, khiến vú bài xuất sữa, Hormone oxytocin, kích thích mạnh mẽ co tử cung khi mang thai, nhất là trong giai đoạn cuối của thai kì.

Điều hòa bài tiết Aldosterol

Điều hòa bài tiết aldosterol ở tế bào lớp cầu gần như độc lập hoàn toàn với điều hòa bài tiết cảu costisol và androgen ở lớp bó và lớp lưới.

Cơ chế co cơ trơn

Một đặc tính quan trọng khác của cơ trơn, đặc biệt là loại cơ trơn đơn nhất nội tạng của nhiều cơ quan rỗng, là khả năng quay trở lại gần như lực co bóp ban đầu của nó vài giây hoặc vài phút sau khi nó bị kéo dài hoặc rút ngắn.

Kiểm soát giải phóng năng lượng trong tế bào

Cơ chế xúc tác phản ứng hoá học của enzyme, trước hết là nhờ sự kết hợp lỏng lẻo với một trong các chất phản ứng, thay thế cầu nối bền chặt trong phân tử chất để có thể phản ứng được với các chất khác.

Cơ chế bài tiết insulin

Bên trong tế bào, glucose được phosphoryl hóa thành glucose-6-phosphate bởi glucokinase. Sự phosphoryl hóa này có một ngưỡng cho chuyển hóa glucose ở tế bào beta, được cho là cơ chế chính của sự nhạy cảm với glucose gây tiết insulin.

Sự điều hòa bài tiết pepsinogen ở dạ dày

Tốc độ bài tiết pepsinogen - tiền chất của pepsin gây nên sự tiêu hóa protein - bị ảnh hưởng rất mạnh bởi lượng acid có mặt trong dạ dày. Ở những bệnh nhân mất khả năng bài tiết lượng acid cơ bản.

Tác dụng ngoài nhân của Aldosterol và các hormon steroid khác

Tác động ngoài nhân này do gắn với steroid trên reeceptor màng tế bào mà được cùng với các hệ thống truyền tin thứ hai, tương tự như dùng truyền tín hiệu của hormon peptid.

Các đặc trưng của hệ thống điều hòa cơ thể

Một yếu tố nào đó quá tăng hoặc quá giảm, hệ thống điều khiển sẽ thực hiện cơ chế điều hòa đưa nó trở về giá trị bình thường nhờ hàng loạt các biến đổi trong cơ thể, cũng vì thế mà hằng tính nội môi luôn được giữ ổn định.

Hệ thống co mạch giao cảm: sự kiểm soát của nó bởi hệ thống thần kinh trung ương

Trung tâm vận mạch ở não dẫn truyền tín hiệu phó giao cảm qua dây X đến tim và tín hiệu giao cảm qua tủy sống và sợi giao cảm ngoại vi đến hầu như tất cả động mạch, tiểu động mạch và tĩnh mạch của cơ thể.

Điểm nhiệt chuẩn trong điều nhiệt cơ thể

Điểm nhiệt chuẩn tới hạn của vùng dưới đồi, mà ở đó ở dưới mức run cơ và trên mức bắt đầu đổ mồ hôi, được xác định chủ yếu bởi hoạt động của receptor càm nhận nhiệt trong vùng trước thị-trước dưới đồi.

Mối quan hệ giữa huyết áp dòng chảy và lực cản

Dòng máu qua mạch được quyết định bởi chênh lệch áp lực máu giữa 2 đầu của đoạn mạch, và sức cản chống lại dòng máu qua mạch, hay còn được gọi là sức cản thành mạch.

Nguồn gốc của chất dinh dưỡng trong dịch ngoại bào

Trong tất cả, dịch ngoại bào chỉ chiếm khoảng một phần ba tổng số dịch của cơ thể. Đây là điển hình ở người, nhưng tỷ lệ có thể thay đổi ở các sinh vật khác có chế độ lưu thông khác nhau.

Mức độ thiếu oxy mà một trẻ sơ sinh có thể chịu đựng được

Khi phế nang mở, hô hấp có thể bị ảnh hưởng thêm với vận động hô hấp tương đối yếu. May mắn thay, hít vào của trẻ bình thường rất giàu năng lượng; Có khả năng tạo ra áp lực âm trong khoang màng phổi lên đến 60mmHg.

Kiểm soát cục bộ lưu lượng máu đáp ứng nhu cầu của mô

Lưu lượng máu đến da quyết định sự thải nhiệt từ cơ thể, giúp kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Ngoài ra sự vận chuyển đầy đủ máu đến thận cho phép thận lọc và bài tiết các chất thải của cơ thể, điều chỉnh thể tích dịch cơ thể và chất điện giải.

Ảnh hưởng của hormon tuyến giáp lên sự phát triển

Ảnh hưởng quan trọng của hormon tuyến giáp là thúc đẩy trưởng thành và phát triển của não trong thời kỳ bào thai và những năm đầu sau sinh.

Thị giác từ hai mắt: hợp nhất các hình ảnh

Sự tương tác diễn ra giữa các neuron ở vỏ não để kích thích can thiệp vào các neuron đặc hiệu khi hai hình ảnh thị giác không được “ghi nhận” - nghĩa là, không “hợp nhất” rõ ràng.

Chức năng tuyến tiền liệt

Thể dịch tuyến tiền liệt có tính kiềm nhẹ giúp trung hòa bớt tính acid của các dịch khác khi xuất tinh, do đó tăng khả năng vận động và khả năng thụ tinh của tinh trùng.

Trạm thần kinh: sự kéo dài tín hiệu thần kinh bằng trạm thần kinh “Sự kích ứng tồn lưu”

Khi các synap kích thích trên bề mặt của sợi nhánh hay thân của một nơ-ron, một điện thế sau synap tạo ra trong tế bào thần kinh và kéo dài trong nhiều mili giây, đặc biệt là khi có mặt một số chất dẫn truyền ở synap hoạt hóa kéo dài.

Giải phóng năng lượng từ Glucose theo con đường Pentose Phosphate

Con đường Pentose Phosphate có thể cung cấp năng lượng một cách độc lập với tất cả các enzym của chu trình citric acid và do đó là con đường thay thế cho chuyển hóa năng lượng khi có bất thường của enzym xảy ra trong tế bào.

Dịch cơ thể và muối trong tập luyện thể thao

Kinh nghiệm đã chứng minh vẫn còn vấn đề điện giải khác ngoài natri, là mất kali. Mất kali kết quả một phần từ sự tiết tăng aldosterone trong thích nghi với khí hậu nhiệt, làm tăng mất kali trong nước tiểu, cũng như mồ hôi.

Miễn dịch ở trẻ sơ sinh

Trẻ sơ sinh hiếm khi bị dị ứng. Tuy nhiên, vài tháng sau đó, khi kháng thể của nó bắt đầu được hình thành, những trạng thái dị ứng nặng có thể tiến triển.