דלקים מטבוליים לייצור אנרגיה תאית (ATP)

© אוסף המאמרים הנו מקורי וחלים עליו זכויות יוצרים.
© אוסף זה משמש לעיון ולמידה וכן כמאגר מידע לכתיבה אקדמית נוספת.
© ניתן לצטט מהמאמרים תוך מתן קרדיט מלא לכותבים כמקובל בציטוט אקדמי.
© בציטוט תרגומים יש לציין גם את מקור התרגום.

הגלוקוז מגיע מהכבד דרך מחזור הדם אל השריר. בנוזל התוך תאי של השריר (מיופלסמה) יכול הגלוקוז להפוך לגילקוגן (מחסן אנרגטי זמין בשריר) או להתפרק ל־2 מולקולות של פירובט. תהליך זה מייצר 2 מולקולות של ATP ו־2 מולקולות של +NADH. הפירובט נכנס למיטוכונדריון באמצעות שלב מקדים המתרחש בקרומו במהלכו הוא הופך לאצטיל CoA. שלב זה מביא לייצור 2 מולקולות נוספות של NADH+ ולפליטה של 2 מולקולות CO2. עודפי פירובט מתחברים למולקולות +NADH כדי ליצור לקטט. הלקטט נכנס גם הוא אל המיטוכונדריון ובאמצעות Lactate Dehydroginas - LDH מתפרק חזרה לפירובט. הפירובט שבמיטוכונדריון ניכנס למעגל קרבס (מעגל חומצת לימון) הנמצא במטריקס של המיטוכונדריון. במעגל זה הוא עובר סדרה של 10 תהליכים שונים שבסופם נוצרות 2 מולקולות של ATP. בנוסף נוצרות 6 מולקולות של NADH+ יחד עם 2 מולקולות של FADH2 ולפליטת 4 מולקולות של CO2. במקביל, עודפי הלקטט שלא נכנסו למיטוכונדריון נפלטים חזרה למערכת הדם.

מולקולות ה־NADH+ וה־FADH2 ממשיכות אל שרשרת הנשימה הממוקמת על פני הקרום הפנימי של המיטוכונדריון. משאבות חלבוניות מעבירות מולקולות אלו אל המרחב שבין הקרום הפנימי לקרום החיצוני של המיטוכונדירון שם יוני המימן מתנתקים ממולקולות אלו. השאיפה של יוני המימן לחזור אל המטריקס של המיטוכונדריון הודות למפל הריכוזים מפעיל את חלבוני ה־ATP Kinase. במצב האידיאלי, תהליך זה מייצר 32 מולקולות ATP (3 מולקולות ATP לכל מולקולת NADH+ ו־2 מולקולות ATP לכל מולקולת FADH2). יחד עם זאת, נמצא כי במאמץ, יעילותו של תהליך זה יורדת ולעיתים הייצור יכול לרדת אף ל־29 מולקולות ATP (כ־2.5 מולקולות ATP לכל מולקולת NADH+). בסופו של התהליך יוני המימן מתחברים למולקולות חמצן ויוצרים יחד מים (מיום – הידרוליזה).

הלקטט שיצא למערכת הדם נקלט בשרירי השלד האחרים הפעילים פחות, בשריר הלב ובכבד. בשרירי השלד ובשריר הלב נכנס הלקטט למיטוכונדריון ובאמצעות ה־LDH הופך לפירובט ונכנס למעגל קרבס. הלקטט שנקלט בכבד הופך לגלוקוז ונאגר בו כעתודה אנרגטית. לעלייה בריכוז הלקטט בדם השפעות חיוביות נוספות כגון הגברת הפרשת מולקולות VEGF (vascular endothelial growth factor) השייכות לקבוצת גורמי ייצור של כלי דם (Angiogenesis/ pro-angiogenic) וקשרים נוירולוגיים (neurogenesis).

דלקים מטבוליים נוספים (שומנים וחלבונים)

דלקים מטבוליים נוספים כגון שומנים (גליצרול וגליצרידים) וחלבונים (חומצות אמינו). יכולים להכנס אל המיופלסמה. דלקים מטבוליים אלו לא עוברים גליקוליזה ולכן נחשבים לדלקים אירוביים בלבד. המשמעות הנוספת היא שהם מפיקים מראש 4 מולקולות NADH+ ו־2 מולקולות ATP פחות מהגלוקוז העושה זאת בתהליך הגליקוליזה.

חלק מהחלבונים הנכנסים אל המיופלסמה עשויים לעבור תהליכי גלוקוניאוגנסיס אשר בסופם נוצרת מולקולת פירובט. האלנין הדורש שלב אחד בלבד כדי הפוך לפירובט הנו אחת דוגמאות לחלבון כזה.

השומנים הנכנסים למיופלסמה נחלקים לשתי קבוצות (גליצרול וגליצריד). עודפי הגלוקוז הנכנסים לתא השריר יכולים להיאגר בתוכו כטריגליצרידים (גליצרול ו־3 גליצרידים). טריגליצרידים אלו יכולים להתפרק חזרה למרכיביהם ולשמש כדלק מטבולי. הגליצרול יכול להפוך לחומצה פירובית בדומה לחלבונים בתהלים גלוקוניאוגנסיס. הגליצריד לעומת זאת הופך ישירות לאצטיל CoA באמצעות תהליך β-Oxidation ומדלג בכך על שלב הפירובט. דילוג זה גורם להפקה של 2 מולקולות NADH+ פחות מהגליצרול.

שאר התהליכים זהים לכל הדלקים המטבוליים.

חומר למחשבה

• תהליך ייצור ה־ATP לא יניב תמיד 36 מולקולות ATP בעיקר כשמדובר במאמצים עצימים אלא בין 36-31 ולכן ניתן להתייחס ל־34 כממוצע.
• החלבונים והשומנים נעדרים את היכולת לבצע פירוק אנאירובי (הגליקוליזה מבוצעת באמצעות פירוק גלוקוז בלבד).
• הלקטט אם כן אינו גורם לעייפות אלא סמן בלבד לתהליכים המטבוליים.
• לעלייה בריכוזי הלקטט יש גם השפעות בריאותיות חיוביות על מערכת הדם ומערכת העצבים.

צפה בהרצאה בנושא מסלולי אספקת אנרגיה.