Cori Cycle Schritte und Eigenschaften

Die Cori-Zyklus oder Milchsäurezyklus ist ein metabolischer Weg, in dem das Lactat, das durch glykolytische Wege im Muskel produziert wird, zur Leber geht, wo es wieder in Glukose umgewandelt wird. Diese Verbindung kehrt in die Leber zurück, um metabolisiert zu werden.

Dieser Stoffwechselweg wurde 1940 von Carl Ferdinand Cori und seiner Frau Gerty Cori, Wissenschaftlern aus der Tschechischen Republik, entdeckt. Beide gewannen den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Index

• 1 Prozess (Schritte)
  • 1.1 Anaerobe Muskelglykolyse
  • 1.2 Gluconeogenese in der Leber
• 2 Reaktionen der Gluconeogenese
• 3 Warum muss Laktat in die Leber gelangen?
• 4 Cori Zyklus und Übung
• 5 Der Alanin-Zyklus
• 6 Referenzen

Prozess (Schritte)

Anaerobe Muskelglykolyse

Der Cori-Zyklus beginnt in den Muskelfasern. In diesem Gewebe erfolgt die ATP-Produktion hauptsächlich durch die Umwandlung von Glucose in Lactat.

Es sollte erwähnt werden, dass die Begriffe "Milchsäure" und "Lactat", die in der Sportterminologie weit verbreitet sind, sich in ihrer chemischen Struktur leicht unterscheiden. Laktat ist der von den Muskeln produzierte Metabolit und ist die ionisierte Form, während Milchsäure ein zusätzliches Proton hat.

Die Kontraktion der Muskeln erfolgt durch die Hydrolyse von ATP.

Dies wird durch einen Prozess regeneriert, der "oxidative Phosphorylierung" genannt wird. Dieser Weg findet in den Mitochondrien von langsam zuckenden (rot) und schnell zuckenden (weiß) Muskelfasern statt.

Die schnellen Muskelfasern bestehen aus schnellen Myosinen (40-90 ms), im Gegensatz zu den Linsenfasern aus langsamen Myosinen (90-140 ms). Die ersten erzeugen mehr Anstrengung, aber ermüden schnell.

Gluconeogenese in der Leber

Durch das Blut erreicht das Laktat die Leber. Lactat wird durch die Wirkung des Enzyms Lactat-Dehydrogenase wieder in Pyruvat umgewandelt.

Schließlich wird Pyruvat durch Gluconeogenese zu Glucose umgewandelt, wobei das durch oxidative Phosphorylierung erzeugte ATP der Leber verwendet wird.

Diese neue Glukose kann zum Muskel zurückkehren, wo sie als Glykogen gespeichert und erneut zur Muskelkontraktion verwendet wird.

Reaktionen der Gluconeogenese

Gluconeogenese ist die Synthese von Glucose mit Komponenten, die keine Kohlenhydrate sind. Dieser Prozess kann als Rohstoff Pyruvat, Lactat, Glycerin und die meisten Aminosäuren einnehmen.

Der Prozess beginnt in den Mitochondrien, aber die meisten Schritte finden im zellulären Zytosol statt.

Die Glukoneogenese umfasst zehn der Reaktionen der Glykolyse, aber in ihrem umgekehrten Sinn. Es geschieht auf folgende Weise:

In der mitochondrialen Matrix wird Pyruvat mit dem Enzym Pyruvatcarboxylase in Oxalacetat umgewandelt. Dieser Schritt benötigt ein Molekül ATP, welches zufällig ADP, ein Molekül CO, ist₂ und eins von Wasser. Diese Reaktion setzt zwei H frei⁺ in der Mitte

Oxalacetat wird durch das Enzym Malatdehydrogenase in l-Malat umgewandelt. Diese Reaktion benötigt ein Molekül NADH und H.

-Das l-Malat geht zum Zytosol, wo der Prozess weitergeht. Das Malat geht zurück zu Oxalacetat. Dieser Schritt wird durch das Enzym Malatdehydrogenase katalysiert und beinhaltet die Verwendung eines NAD-Moleküls⁺

- Oxalacetat wird durch das Enzym Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase in Phosphoenolpyruvat umgewandelt. Dieser Prozess beinhaltet ein GTP-Molekül, das an GDP und CO weitergegeben wird₂.

-Das Phosphoenolpyruvat geht durch die Wirkung von Enolase zu 2-Phosphoglycerat über. Dieser Schritt erfordert ein Molekül Wasser.

-Die Phosphoglycerat-Mutase katalysiert die Umwandlung von 2-Phosphoglycerat zu 3-Phosphoglycerat.

-3-Phosphoglycerat geht zu 1,3-Bisphosphoglycerat, katalysiert durch die Phosphoglycerat-Mutase. Dieser Schritt erfordert ein ATP-Molekül.

-Das 1,3-Biphosphoglycerat wird durch Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase zu d-Glyceraldehyd-3-phosphat katalysiert. Dieser Schritt beinhaltet ein Molekül NADH.

-D-Glyceraldehyd-3-Phosphat geht durch Aldolase zu Fructose-1,6-bisphosphat über.

- Fructose-1,6-bisphosphat wird durch Fructose-1,6-biphosphatase in Fructose-6-phosphat umgewandelt. Diese Reaktion beinhaltet ein Molekül Wasser.

- Fructose-6-phosphat wird durch das Enzym Glucose-6-phosphat-Isomerase in Glucose-6-phosphat umgewandelt.

Schließlich katalysiert das Enzym Glucose-6-Phosphatase die Passage der letzteren Verbindung zu α-d-Glucose.

Warum muss Laktat in die Leber gelangen?

Die Muskelfasern sind nicht in der Lage, den Gluconeogeneseprozess durchzuführen. In einem solchen Fall könnte dies ein völlig ungerechtfertigter Zyklus sein, da die Gluconeogenese viel mehr ATP als Glykolyse verwendet.

Darüber hinaus ist die Leber ein geeignetes Gewebe für den Prozess. In diesem Organ hat immer die notwendige Energie, um den Zyklus auszuführen, weil es keinen Mangel an O gibt₂.

Traditionell wurde angenommen, dass während der Erholung der Zellen nach dem Training etwa 85% des Laktats entfernt und in die Leber abgegeben wurden. Dann erfolgt die Umwandlung in Glukose oder Glykogen.

Neue Studien mit Ratten als Modellorganismus zeigen jedoch, dass das häufige Schicksal von Lactat die Oxidation ist.

Darüber hinaus legen verschiedene Autoren nahe, dass die Rolle des Cori-Zyklus nicht so bedeutend ist, wie angenommen wurde. Nach diesen Untersuchungen ist die Rolle des Zyklus auf nur 10 oder 20% reduziert.

Cori-Zyklus und Übung

Beim Training erreicht das Blut nach fünf Minuten Training eine maximale Ansammlung von Milchsäure. Diese Zeit reicht aus, um die Milchsäure aus dem Muskelgewebe in das Blut zu wandern.

Nach dem muskulären Trainingsstadium kehren die Blutlaktatspiegel nach einer Stunde auf ihre normalen Werte zurück.

Entgegen der landläufigen Meinung ist die Ansammlung von Laktat (oder Laktat allein) nicht die Ursache für Muskelerschöpfung. Es wurde gezeigt, dass im Training, bei dem die Laktatakkumulation gering ist, Muskelermüdung auftritt.

Es wird angenommen, dass die wahre Ursache die Abnahme des pH-Wertes in den Muskeln ist. Es ist möglich, dass der pH-Wert von dem Grundlinienwert von 7,0 auf 6,4 abnimmt, was als ziemlich niedriger Wert angesehen wird. Wenn der pH-Wert nahe bei 7,0 bleibt, ermüdet der Muskel sogar dann nicht, wenn die Laktatkonzentration hoch ist.

Der Prozess, der durch die Versauerung zu Ermüdung führt, ist jedoch noch nicht geklärt. Es kann mit der Ausfällung von Calciumionen oder der Abnahme der Konzentration von Kaliumionen zusammenhängen.

Sportler erhalten Massagen und Eis auf ihren Muskeln, um den Übergang von Laktat ins Blut zu fördern.

Der Alanin-Zyklus

Es gibt einen Stoffwechselweg, der fast identisch mit dem Zyklus von Cori ist, der Alanin-Zyklus genannt wird. Hier ist die Aminosäure der Vorläufer der Gluconeogenese. Mit anderen Worten, Alanin tritt an die Stelle von Glukose.

Referenzen

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