Muskelzellen wandeln Pyruvat in Laktat um, wenn eine Person viel trainiert und dem Muskel Sauerstoff entzogen wird. Was passiert in Skelettzellen?

Bei schwerem Training, wenn den Skelettmuskelzellen Sauerstoff entzogen wird, wandeln sie Pyruvat in Laktat um, und zwar durch einen Prozess, der als anaerobe Glykolyse bezeichnet wird. Folgendes passiert während dieses Prozesses in den Skelettzellen:

1. Glykogenabbau: Bei Sauerstoffmangel bauen Skelettmuskelzellen gespeichertes Glykogen ab, um Glukose zu erzeugen. Diese Glukose steht dann für die Energiegewinnung zur Verfügung.

2. Glykolyse: Glukose durchläuft eine Reihe enzymatischer Reaktionen, die als Glykolyse bekannt sind und im Zytoplasma der Muskelzellen stattfinden. Durch die Glykolyse wird Glukose in zwei Pyruvatmoleküle zerlegt.

3. Umwandlung von Pyruvat in Laktat: Unter anaeroben Bedingungen, wenn Sauerstoff knapp ist, kann das bei der Glykolyse entstehende Pyruvat nicht über den Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) in die Mitochondrien zur weiteren Energiegewinnung gelangen. Stattdessen wird es in Laktat umgewandelt.

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Pyruvat-Dehydrogenase-Hemmung:Bei unzureichendem Sauerstoff steigt der reduzierte Nikotinamidadenindinukleotidspiegel (NAD+) im Zytoplasma. Diese reduzierten NAD+ wirken als Inhibitoren der negativen Rückkopplung der Pyruvatdehydrogenase, dem Enzym, das Pyruvat in Acetyl-CoA umwandelt, um in den Zitronensäurezyklus einzutreten.

Hohe NADH-Werte führen zu einer Verringerung der Pyruvat-Dehydrogenase-Aktivität, was dazu führt, dass Pyruvat zur Laktatproduktion umgeleitet wird.

4. Laktatansammlung: Da Pyruvat schnell in Laktat umgewandelt wird, beginnt es sich in den Skelettmuskelzellen anzusammeln. Die Ansammlung von Laktat ist mit Muskelermüdung und dem Brennen verbunden, das bei intensiver körperlicher Betätigung zu spüren ist.

5. Laktattransport: Sobald Laktat eine bestimmte Konzentration in den Muskelzellen erreicht, muss es in den Blutkreislauf transportiert werden. Dies wird durch spezifische Laktattransporter in den Zellmembranen erleichtert.

6. Laktatstoffwechsel in anderen Geweben: Das von Skelettmuskelzellen produzierte Laktat kann zu anderen Geweben wie Leber und Herz transportiert werden, wo es wieder in Pyruvat umgewandelt und zur Energiegewinnung weiter verstoffwechselt werden kann, wenn wieder Sauerstoff verfügbar ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Skelettmuskelzellen bei schwerem Training, wenn ihnen Sauerstoff fehlt, auf anaerobe Glykolyse umschalten und Pyruvat in Laktat umwandeln, um weiterhin Energie zu erzeugen und die Zellfunktion aufrechtzuerhalten.