Informatie

Fermentatie en regeneratie van NAD+# - Biologie


Fermentatie en regeneratie van NAD+

Sectie samenvatting

In deze sectie wordt het proces van fermentatie besproken. Vanwege de sterke nadruk in deze cursus op het centrale koolstofmetabolisme, concentreert de bespreking van fermentatie zich begrijpelijkerwijs op de fermentatie van pyruvaat. Niettemin zijn enkele van de kernprincipes die we in deze sectie behandelen even goed van toepassing op de fermentatie van vele andere kleine moleculen.

Het doel van fermentatie

De oxidatie van een verscheidenheid aan kleine organische verbindingen is een proces dat door veel organismen wordt gebruikt om energie te vergaren voor cellulair onderhoud en groei. De oxidatie van glucose via glycolyse is zo'n route. Verschillende belangrijke stappen in de oxidatie van glucose tot pyruvaat omvatten de reductie van de elektronen/energie-shuttle NAD+ naar NADH. Aan het einde van paragraaf 5.3 werd u gevraagd om uit te zoeken welke opties de cel redelijkerwijs zou kunnen hebben om de NADH opnieuw te oxideren tot NAD+ om te voorkomen dat de beschikbare pools van NAD . worden verbruikt+ en om zo het stoppen van de glycolyse te voorkomen. Anders gezegd, tijdens glycolyse kunnen cellen grote hoeveelheden NADH genereren en langzaam hun voorraad NAD . uitputten+. Als de glycolyse wil doorgaan, moet de cel een manier vinden om NAD . te regenereren+, hetzij door synthese of door enige vorm van recycling.

Bij afwezigheid van enig ander proces - dat wil zeggen, als we alleen naar glycolyse kijken - is het niet meteen duidelijk wat de cel zou kunnen doen. Een keuze is om te proberen de elektronen die ooit van de glucosederivaten zijn ontdaan, direct terug te plaatsen op het stroomafwaartse product, pyruvaat of een van zijn derivaten. We kunnen het proces veralgemenen door het te beschrijven als het terugkeren van elektronen naar het molecuul dat ze ooit waren verwijderd, meestal om de poelen van een oxidatiemiddel te herstellen. Dit is in het kort fermentatie. Zoals we in een andere sectie zullen bespreken, kan het ademhalingsproces ook de poelen van NAD . regenereren+ van NADH. Cellen zonder ademhalingsketens of in omstandigheden waarin het gebruik van de ademhalingsketen ongunstig is, kunnen fermentatie kiezen als een alternatief mechanisme om energie uit kleine moleculen te halen.

Een voorbeeld: melkzuurfermentatie

Een alledaags voorbeeld van een fermentatiereactie is de reductie van pyruvaat tot lactaat door de melkzuurfermentatiereactie. Deze reactie moet u bekend voorkomen: het treedt op in onze spieren wanneer we ons inspannen tijdens het sporten. Als we ons inspannen, hebben onze spieren grote hoeveelheden ATP nodig om het werk uit te voeren dat we van ze eisen. Omdat de ATP wordt verbruikt, kunnen de spiercellen de vraag naar ademhaling niet bijhouden, O2 wordt beperkend en NADH hoopt zich op. Cellen moeten het overtollige verwijderen en NAD . regenereren+, dus pyruvaat dient als een elektronenacceptor, genereert lactaat en oxideert NADH tot NAD+. Veel bacteriën gebruiken deze route als een manier om de NADH/NAD . te voltooien+ fiets. Dit proces ken je misschien wel van producten als zuurkool en yoghurt. De chemische reactie van melkzuurfermentatie is de volgende:

Pyruvaat + NADH ↔ melkzuur + NAD+

Figuur 1. Melkzuurfermentatie zet pyruvaat (een licht geoxideerde koolstofverbinding) om in melkzuur. Daarbij wordt NADH geoxideerd tot NAD+. Naamsvermelding: Marc T. Facciotti (origineel werk)

Energieverhaal voor de fermentatie van pyruvaat tot lactaat

Een voorbeeld (zij het een beetje lang) energieverhaal voor melkzuurfermentatie is het volgende:

De reactanten zijn pyruvaat, NADH en een proton. De producten zijn lactaat en NAD+. Het fermentatieproces resulteert in de reductie van pyruvaat om melkzuur te vormen en de oxidatie van NADH om NAD te vormen+. Elektronen van NADH en een proton worden gebruikt om pyruvaat om te zetten in lactaat. Als we een tabel met standaardreductiepotentiaal onderzoeken, zien we onder standaardomstandigheden dat een overdracht van elektronen van NADH naar pyruvaat om lactaat te vormen exergoon en dus thermodynamisch spontaan is. De reductie- en oxidatiestappen van de reactie worden gekoppeld en gekatalyseerd door het enzym lactaatdehydrogenase.

Een tweede voorbeeld: alcoholfermentatie

Een ander bekend fermentatieproces is alcoholfermentatie, waarbij ethanol ontstaat, een alcohol. De alcoholfermentatiereactie is de volgende:

Figuur 2. Ethanolfermentatie is een proces in twee stappen. Pyruvaat (pyrodruivenzuur) wordt eerst omgezet in koolstofdioxide en aceetaldehyde. De tweede stap zet aceetaldehyde om in ethanol en oxideert NADH tot NAD+. Facciotti (origineel werk)

In de eerste reactie wordt een carboxylgroep verwijderd uit pyrodruivenzuur, waarbij koolstofdioxide als gas vrijkomt (sommigen van jullie kennen dit misschien als een belangrijk onderdeel van verschillende dranken). De tweede reactie verwijdert elektronen uit NADH en vormt NAD+ en het produceren van ethanol (een andere bekende verbinding - meestal in dezelfde drank) uit het acetaldehyde, dat de elektronen accepteert.

Voorgestelde discussie

Schrijf een compleet energieverhaal voor alcoholfermentatie. Stel mogelijke voordelen voor van dit type fermentatie voor het eencellige gistorganisme.

Fermentatieroutes zijn talrijk

Hoewel de hierboven beschreven routes voor melkzuurfermentatie en alcoholfermentatie voorbeelden zijn, zijn er nog veel meer reacties (te veel om te bespreken) die de natuur heeft ontwikkeld om de NADH/NAD te voltooien.+ fiets. Het is belangrijk dat u de algemene concepten achter deze reacties begrijpt. Over het algemeen proberen cellen een evenwicht of constante verhouding tussen NADH en NAD . te behouden+; wanneer deze verhouding uit balans raakt, compenseert de cel door andere reacties te moduleren om te compenseren. De enige vereiste voor een fermentatiereactie is dat het een kleine organische verbinding gebruikt als elektronenacceptor voor NADH en NAD regenereert.+. Andere bekende fermentatiereacties zijn onder meer ethanolfermentatie (zoals in bier en brood), propionfermentatie (dat maakt de gaten in Zwitserse kaas) en malolactische fermentatie (het is wat Chardonnay zijn zachtere smaak geeft - hoe meer malaat in lactaat wordt omgezet, hoe meer de wijn zachter). In figuur 3 ziet u een grote verscheidenheid aan fermentatiereacties die verschillende bacteriën gebruiken om NADH opnieuw te oxideren tot NAD+. Al deze reacties beginnen met pyruvaat of een derivaat van het pyruvaatmetabolisme, zoals oxaalacetaat of formiaat. Pyruvaat wordt geproduceerd door de oxidatie van suikers (glucose of ribose) of andere kleine, gereduceerde organische moleculen. Er moet ook worden opgemerkt dat naast pyruvaat en zijn derivaten ook andere verbindingen als fermentatiesubstraten kunnen worden gebruikt. Deze omvatten methaanfermentatie, sulfidefermentatie of de fermentatie van stikstofverbindingen zoals aminozuren. Er wordt niet van je verwacht dat je al deze paden uit je hoofd leert. Er wordt echter van u verwacht dat u een route herkent die elektronen terugstuurt naar producten van de verbindingen die oorspronkelijk werden geoxideerd om de NAD te recyclen+/NADH pool en om dat proces te associëren met fermentatie.

Figuur 3. Deze figuur toont verschillende fermentatieroutes met pyruvaat als het initiële substraat. In de figuur wordt pyruvaat gereduceerd tot een verscheidenheid aan producten via verschillende en soms meerstaps (gestippelde pijlen vertegenwoordigen mogelijke meerstapsprocessen) reacties. Alle details zijn bewust niet getoond. Het belangrijkste punt is om te beseffen dat fermentatie een brede term is die niet alleen wordt geassocieerd met de omzetting van pyruvaat in melkzuur of ethanol. Bron: Marc T. Facciotti (origineel werk)

Een opmerking over het verband tussen fosforylering op substraatniveau en fermentatie

Fermentatie vindt plaats in afwezigheid van moleculaire zuurstof (O2). Het is een anaëroob proces. Merk op dat er geen O . is2 in een van de hierboven getoonde fermentatiereacties. Veel van deze reacties zijn vrij oud, waarvan wordt aangenomen dat het enkele van de eerste energiegenererende metabolische reacties zijn die zich hebben ontwikkeld. Dit is logisch als we rekening houden met het volgende:

  1. De vroege atmosfeer was sterk gereduceerd, met weinig moleculaire zuurstof direct beschikbaar.
  2. Kleine, sterk gereduceerde organische moleculen waren relatief beschikbaar, voortkomend uit een verscheidenheid aan chemische reacties.
  3. Dit soort reacties, routes en enzymen worden gevonden in veel verschillende soorten organismen, waaronder bacteriën, archaea en eukaryoten, wat suggereert dat dit zeer oude reacties zijn.
  4. Het proces evolueerde lang voordat O2 werd gevonden in de omgeving.
  5. De substraten, sterk gereduceerde, kleine organische moleculen, zoals glucose, waren direct beschikbaar.
  6. De eindproducten van veel fermentatiereacties zijn kleine organische zuren, geproduceerd door de oxidatie van het oorspronkelijke substraat.
  7. Het proces is gekoppeld aan fosforyleringsreacties op substraatniveau. Dat wil zeggen, kleine, gereduceerde organische moleculen worden geoxideerd en ATP wordt gegenereerd door eerst een redoxreactie gevolgd door fosforylering op substraatniveau.
  8. Dit suggereert dat fosforylatie- en fermentatiereacties op substraatniveau samen zijn geëvolueerd.

Voorgestelde discussie

Als de hypothese klopt dat fosforylatie- en fermentatiereacties op substraatniveau co-evolueerden en de eerste vormen van energiemetabolisme waren die cellen gebruikten om ATP te genereren, wat zouden dan de gevolgen zijn van dergelijke reacties in de loop van de tijd? Wat als dit de enige vormen van energiemetabolisme waren die gedurende honderdduizenden jaren beschikbaar waren? Wat als cellen werden geïsoleerd in een kleine, gesloten omgeving? Wat als de kleine, gereduceerde substraten gedurende deze tijd niet met hetzelfde verbruik werden geproduceerd?

Gevolgen van fermentatie

Stel je een wereld voor waar fermentatie de primaire manier is om energie uit kleine moleculen te halen. Naarmate populaties gedijen, reproduceren en consumeren ze de overvloed aan kleine, gereduceerde organische moleculen in de omgeving, waarbij ze zuren produceren. Een gevolg is de verzuring (verlaging van de pH) van de omgeving, inclusief de interne cellulaire omgeving. Dit is niet zo goed, omdat veranderingen in pH een diepgaande invloed kunnen hebben op de functie en interacties tussen verschillende biomoleculen. Daarom moesten er mechanismen ontstaan ​​die de verschillende zuren konden verwijderen. Gelukkig kunnen in een omgeving die rijk is aan gereduceerde verbindingen, fosforylering en fermentatie op substraatniveau grote hoeveelheden ATP produceren.

Er wordt verondersteld dat dit scenario het begin was van de evolutie van de F0F1-ATPase, een moleculaire machine die ATP hydrolyseert en protonen over het membraan verplaatst (we zullen dit opnieuw zien in de volgende sectie). Met de F0F1-ATPase, het ATP dat door fermentatie wordt geproduceerd, zou de cel nu in staat kunnen stellen de pH-homeostase te handhaven door de vrije energie van hydrolyse van ATP te koppelen aan het transport van protonen uit de cel. De keerzijde is dat nu cellen al deze protonen de omgeving in pompen, die nu gaat verzuren.

Voorgestelde discussie

Als de hypothese juist is dat de F0F1-ATPase evolueerde ook samen met fosforylatie- en fermentatiereacties op substraatniveau, wat zou er dan in de loop van de tijd met het milieu gebeuren? Hoewel kleine, gereduceerde organische verbindingen aanvankelijk overvloedig aanwezig waren, als de fermentatie op een bepaald moment "op gang kwam", zouden de gereduceerde verbindingen opraken en zou ATP dan ook schaars kunnen worden. Dat is een probleem. Definieer het probleem of de problemen waarmee de cel in deze veronderstelde omgeving wordt geconfronteerd, met de ontwerpuitdagingsrubriek in gedachten. Wat zijn andere mogelijke mechanismen of manieren waarop de natuur het (de) probleem(en) zou kunnen overwinnen?


Fermentatie en regeneratie van NAD+# - Biologie

Sectie Samenvatting Deze sectie bespreekt het proces van fermentatie. Vanwege de sterke nadruk in deze cursus op het centrale koolstofmetabolisme, concentreert de bespreking van fermentatie zich begrijpelijkerwijs op de fermentatie van pyruvaat. Niettemin zijn enkele van de kernprincipes die we in deze sectie behandelen even goed van toepassing op de fermentatie van vele andere kleine moleculen.

Het doel van fermentatie De oxidatie van een verscheidenheid aan kleine organische verbindingen is een proces dat door veel organismen wordt gebruikt om energie te vergaren voor cellulair onderhoud en groei. De oxidatie van glucose via glycolyse is zo'n route. Verschillende belangrijke stappen in de oxidatie van glucose tot pyruvaat omvatten de reductie van de elektronen/energie-shuttle NAD+ tot NADH. Aan het einde van paragraaf 5.3 stond u voor de uitdaging om uit te zoeken welke opties de cel redelijkerwijs zou kunnen hebben om de NADH opnieuw te oxideren tot NAD+ om te voorkomen dat de beschikbare pools van NAD+ worden verbruikt en dus de glycolyse wordt gestopt. Anders gezegd, tijdens de glycolyse kunnen cellen grote hoeveelheden NADH aanmaken en langzaam hun voorraad NAD+ uitputten. Wil de glycolyse doorgaan, dan moet de cel een manier vinden om NAD+ te regenereren, hetzij door synthese of door een of andere vorm van recycling.

Bij afwezigheid van enig ander proces - dat wil zeggen, als we alleen naar glycolyse kijken - is het niet meteen duidelijk wat de cel zou kunnen doen. Een keuze is om te proberen de elektronen die ooit van de glucosederivaten zijn ontdaan, direct terug te plaatsen op het stroomafwaartse product, pyruvaat of een van zijn derivaten. We kunnen het proces veralgemenen door het te beschrijven als de terugkeer van elektronen naar het molecuul waaruit ze ooit waren verwijderd, meestal om de poelen van een oxidatiemiddel te herstellen. Dit is in het kort fermentatie. Zoals we in een andere sectie zullen bespreken, kan het proces van ademhaling ook de pools van NAD + uit NADH regenereren. Cellen zonder ademhalingsketens of in omstandigheden waarin het gebruik van de ademhalingsketen ongunstig is, kunnen fermentatie kiezen als een alternatief mechanisme om energie uit kleine moleculen te halen.

Handige video's Hier is een chemwiki-link over fermentatiereacties.

Een voorbeeld: melkzuurfermentatie

Een alledaags voorbeeld van een fermentatiereactie is de reductie van pyruvaat tot lactaat door de melkzuurfermentatiereactie. Deze reactie moet je bekend voorkomen, het komt voor in onze spieren als we ons inspannen tijdens het sporten. Als we ons inspannen, hebben onze spieren grote hoeveelheden ATP nodig om het werk uit te voeren dat we van ze eisen. Omdat de ATP wordt verbruikt, kunnen de spiercellen de vraag naar ademhaling niet bijhouden, O2 wordt beperkend en NADH hoopt zich op. Cellen moeten de overmaat kwijtraken en NAD+ regenereren, dus pyruvaat dient als elektronenacceptor, genereert lactaat en reduceert NADH tot NAD+. Veel bacteriën gebruiken deze route als een manier om de NADH/NAD+-cyclus te voltooien. Je kent dit proces misschien wel van producten als zuurkool en yoghurt. De chemische reactie van melkzuurfermentatie is de volgende:

Melkzuurfermentatie zet pyruvaat (een licht geoxideerde koolstofverbinding) om in melkzuur. Daarbij wordt NADH geoxideerd tot NAD+.
Bron: modificaties van http://polymerinnovationblog.com/from-corn-to-poly-lactic-acid-pla-fermentation-in-action/

Energieverhaal voor fermentatie van pyruvaat naar lactaat Een voorbeeld (zij het een beetje lang) energieverhaal voor melkzuurfermentatie:

De reactanten zijn pyruvaat, NADH en een proton. De producten zijn lactaat en NAD+. Het fermentatieproces resulteert in de reductie van pyruvaat om melkzuur te vormen en de oxidatie van NADH om NAD+ te vormen. Elektronen van NADH en een proton worden gebruikt om pyruvaat om te zetten in lactaat. Als we een tabel met standaardreductiepotentiaal onderzoeken, zien we onder standaardomstandigheden dat een overdracht van elektronen van NADH naar pyruvaat om lactaat te vormen exergoon en dus thermodynamisch spontaan is. De reductie- en oxidatiestappen van de reactie worden gekoppeld en gekatalyseerd door het enzym lactaatdehydrogenase.

Een tweede voorbeeld: Alcoholfermentatie

Een ander bekend fermentatieproces is alcoholfermentatie, waarbij ethanol, een alcohol, wordt geproduceerd. De alcoholfermentatiereactie is de volgende:

Ethanolfermentatie is een proces in twee stappen. Pyruvaat (pyrodruivenzuur) wordt eerst omgezet in koolstofdioxide en aceetaldehyde. De tweede stap zet aceetaldehyde om in ethanol en oxideert NADH tot NAD+.

In de eerste reactie wordt een carboxylgroep verwijderd uit pyrodruivenzuur, waarbij koolstofdioxide als gas vrijkomt (sommigen van jullie kennen dit misschien als een belangrijk onderdeel van verschillende dranken). De tweede reactie verwijdert elektronen uit NADH, vormt NAD+ en produceert ethanol (een andere bekende verbinding - meestal in dezelfde drank) uit het acetaldehyde, dat de elektronen accepteert.

Fermentatieroutes zijn talrijk

Hoewel de hierboven beschreven routes voor melkzuurfermentatie en alcoholfermentatie voorbeelden zijn, zijn er nog veel meer reacties (te veel om te bespreken) die de natuur heeft ontwikkeld om de NADH/NAD+-cyclus te voltooien. Het is belangrijk dat u de algemene concepten achter deze reacties begrijpt. Over het algemeen proberen cellen een evenwicht of constante verhouding tussen NADH en NAD+ te behouden wanneer deze verhouding uit balans raakt, compenseert de cel door andere reacties te moduleren om te compenseren. De enige vereiste voor een fermentatiereactie is dat deze een kleine organische verbinding gebruikt als elektronenacceptor voor NADH en NAD+ regenereert. Andere bekende fermentatiereacties zijn onder meer ethanolfermentatie (zoals in bier en brood) en propionische fermentatie (het is wat de gaten in Zwitserse kaas maakt) en malolactische fermentatie (het is wat chardonnay een zachtere smaak geeft, meer omzetting van malaat in lactaat, hoe zachter de wijn). In figuur 3 hieronder zie je een grote verscheidenheid aan fermentatiereacties die verschillende bacteriën gebruiken om NADH opnieuw te oxideren tot NAD+. Al deze reacties beginnen met pyruvaat of een derivaat van pyruvaatmatabolisme, zoals oxaalacetaat of formiaat. Pyruvaat wordt geproduceerd door de oxidatie van suikers (glucose of ribose) of andere kleine gereduceerde organische moleculen. Er moet ook worden opgemerkt dat naast pyruvaat en zijn derivaten ook andere verbindingen als fermentatiesubstraten kunnen worden gebruikt. Deze omvatten: methaanfermentatie, sulfidefermentatie of de fermentatie van stikstofverbindingen zoals aminozuren. Er wordt niet van je verwacht dat je al deze paden uit je hoofd leert. Er wordt echter van je verwacht dat je een route herkent die elektronen terugstuurt naar producten van de verbindingen die oorspronkelijk werden geoxideerd om de NAD+/NADH-pool te recyclen en dat proces te associëren met fermentatie.

Verschillende fermentatieroutes met pyruvaat als uitgangssubstraat. In de figuur wordt glucose geoxideerd tot pyruvaat en is pyruvaat het uitgangsmateriaal (substraat) voor een verscheidenheid aan verschillende fermentatiereacties.

Een opmerking over het verband tussen fosforylering op substraatniveau en fermentatie. Fermentatie vindt plaats in afwezigheid van moleculaire zuurstof (O2). Het is een anaëroob proces. Merk op dat er geen O . is2 in een van de hierboven getoonde fermentatiereacties. Veel van deze reacties zijn vrij oud, waarvan wordt aangenomen dat ze enkele van de eerste energieopwekkende metabolische reacties zijn die zich hebben ontwikkeld. Dit is logisch als we rekening houden met het volgende:

  1. De vroege atmosfeer was sterk gereduceerd, met weinig moleculaire zuurstof direct beschikbaar.
  2. Kleine, sterk gereduceerde organische moleculen waren relatief beschikbaar, voortkomend uit een verscheidenheid aan chemische reacties.
  3. Dit soort reacties, routes en enzymen worden gevonden in veel verschillende soorten organismen, waaronder bacteriën, archaea en eukaryoten, wat suggereert dat dit zeer oude reacties zijn.
  4. Het proces evolueerde lang voordat O2 werd gevonden in de omgeving.
  5. De substraten, sterk gereduceerde kleine organische moleculen, zoals glucose, waren direct beschikbaar.
  6. De eindproducten van veel fermentatiereacties zijn kleine organische zuren, geproduceerd door de oxidatie van het oorspronkelijke substraat.
  7. Het proces is gekoppeld aan fosforyleringsreacties op substraatniveau. Dat wil zeggen, kleine gereduceerde organische moleculen worden geoxideerd en ATP wordt gegenereerd door eerst een red/ox-reactie gevolgd door fosforylering op substraatniveau.
  8. Dit suggereert dat fosforylering en fermentatiereacties op substraatniveau samen zijn geëvolueerd.

Gevolgen van fermentatie Stel je de wereld voor waar fermentatie de primaire manier is om energie uit kleine moleculen te halen. Naarmate populaties gedijen, reproduceren en consumeren ze de overvloed aan kleine gereduceerde organische moleculen in de omgeving, waarbij ze zuren produceren. Een gevolg is de verzuring (verlaging van de pH) van de omgeving, inclusief de interne cellulaire omgeving. Dit is niet zo goed, omdat veranderingen in pH een diepgaande invloed kunnen hebben op de functie en interacties tussen verschillende biomoleculen. Daarom moesten er mechanismen ontstaan ​​die de verschillende zuren konden verwijderen. Gelukkig kunnen in een omgeving die rijk is aan gereduceerde verbindingen, fosforylering en fermentatie op substraatniveau grote hoeveelheden ATP produceren.

Er wordt verondersteld dat dit scenario het begin was van de evolutie van de F0F1ATPase, een moleculaire machine die ATP hydrolyseert en protonen over het membraan verplaatst (we zullen dit opnieuw zien in de volgende sectie). Met de F0F1ATPase, het ATP dat door fermentatie wordt geproduceerd, zou de cel nu in staat kunnen stellen de pH-homeostase te handhaven door de vrije energie van hydrolyse van ATP te koppelen aan het transport van protonen uit de cel. De keerzijde is dat cellen nu al deze protonen de omgeving in pompen, die nu gaat verzuren.


Studie werpt licht op de al lang bestaande vraag waarom kankercellen hun energie halen uit fermentatie

MIT-biologen hebben een mogelijke verklaring gevonden voor het Warburg-effect, dat voor het eerst werd gezien in kankercellen in de jaren 1920 en vernoemd naar Otto Warburg, afgebeeld. Krediet: Jose-Luis Olivares Dr. Cecil Fox, NCI NIH

In de jaren twintig ontdekte de Duitse chemicus Otto Warburg dat kankercellen suiker niet op dezelfde manier metaboliseren als gezonde cellen dat gewoonlijk doen. Sindsdien hebben wetenschappers geprobeerd te achterhalen waarom kankercellen deze alternatieve route gebruiken, die veel minder efficiënt is.

MIT-biologen hebben nu een mogelijk antwoord gevonden op deze al lang bestaande vraag. In een studie die verschijnt in Moleculaire cel, toonden ze aan dat deze metabole route, bekend als fermentatie, cellen helpt bij het regenereren van grote hoeveelheden van een molecuul genaamd NAD+, dat ze nodig hebben om DNA en andere belangrijke moleculen te synthetiseren. Hun bevindingen verklaren ook waarom andere soorten snel prolifererende cellen, zoals immuuncellen, overschakelen op fermentatie.

"Dit is echt een honderd jaar oude paradox geweest die veel mensen op verschillende manieren hebben geprobeerd uit te leggen", zegt Matthew Vander Heiden, universitair hoofddocent biologie aan het MIT en associate director van MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research. "Wat we ontdekten, is dat cellen onder bepaalde omstandigheden meer van deze elektronenoverdrachtsreacties moeten doen, waarvoor NAD+ nodig is, om moleculen zoals DNA te maken."

Vander Heiden is de hoofdauteur van de nieuwe studie en de hoofdauteurs zijn voormalig MIT-afgestudeerde student en postdoc Alba Luengo Ph.D. '18 en afgestudeerde student Zhaoqi Li.

Inefficiënte stofwisseling

Fermentatie is een manier waarop cellen de energie in suiker kunnen omzetten in ATP, een chemische stof die cellen gebruiken om energie op te slaan voor al hun behoeften. Echter, zoogdiercellen breken suiker gewoonlijk af met behulp van een proces dat aërobe ademhaling wordt genoemd en dat veel meer ATP oplevert. Cellen schakelen meestal alleen over op fermentatie als ze niet genoeg zuurstof beschikbaar hebben om aerobe ademhaling uit te voeren.

Sinds de ontdekking van Warburg hebben wetenschappers veel theorieën naar voren gebracht over waarom kankercellen overschakelen naar de inefficiënte fermentatieroute. Warburg suggereerde oorspronkelijk dat de mitochondriën van kankercellen, waar aerobe ademhaling plaatsvindt, beschadigd zouden kunnen zijn, maar dit bleek niet het geval te zijn. Andere verklaringen waren gericht op de mogelijke voordelen van het op een andere manier produceren van ATP, maar geen van deze theorieën heeft brede steun gekregen.

In deze studie besloot het MIT-team te proberen een oplossing te bedenken door te vragen wat er zou gebeuren als ze het vermogen van kankercellen om fermentatie uit te voeren zouden onderdrukken. Om dat te doen, behandelden ze de cellen met een medicijn dat hen dwingt een molecuul genaamd pyruvaat om te leiden van de fermentatieroute naar de aerobe ademhalingsroute.

MIT-onderzoekers hebben aangetoond dat de vraag van kankercellen naar NAD+ hen ertoe aanzet om over te schakelen naar een verspillend metabolisch proces dat fermentatie wordt genoemd. Krediet: Massachusetts Institute of Technology

Ze zagen, zoals anderen eerder hebben aangetoond, dat het blokkeren van fermentatie de groei van kankercellen vertraagt. Vervolgens probeerden ze erachter te komen hoe ze het vermogen van de cellen om te prolifereren te herstellen, terwijl ze de fermentatie nog steeds blokkeerden. Eén benadering die ze probeerden was om de cellen te stimuleren om NAD+ te produceren, een molecuul dat cellen helpt bij het afvoeren van de extra elektronen die worden verwijderd wanneer cellen moleculen zoals DNA en eiwitten maken.

Toen de onderzoekers de cellen behandelden met een medicijn dat de NAD+-productie stimuleert, ontdekten ze dat de cellen zich snel weer begonnen te vermenigvuldigen, ook al konden ze nog steeds geen fermentatie uitvoeren. Dit bracht de onderzoekers ertoe te theoretiseren dat wanneer cellen snel groeien, ze NAD+ meer nodig hebben dan dat ze ATP nodig hebben. Tijdens aerobe ademhaling produceren cellen veel ATP en wat NAD+. Als cellen meer ATP verzamelen dan ze kunnen gebruiken, vertraagt ​​de ademhaling en vertraagt ​​ook de productie van NAD+.

"We veronderstelden dat wanneer je zowel NAD+ als ATP samen maakt, als je ATP niet kwijt kunt, het een back-up van het hele systeem zal maken, zodat je ook geen NAD+ kunt maken", zegt Li.

Daarom helpt het overschakelen naar een minder efficiënte methode om ATP te produceren, waardoor de cellen meer NAD+ kunnen genereren, hen juist om sneller te groeien. "Als je een stap achteruit doet en naar de paden kijkt, realiseer je je dat je met fermentatie NAD+ op een ontkoppelde manier kunt genereren", zegt Luengo.

De onderzoekers testten dit idee in andere soorten snel prolifererende cellen, waaronder immuuncellen, en ontdekten dat het blokkeren van fermentatie, maar het toestaan ​​van alternatieve methoden voor NAD+-productie, cellen in staat stelde zich snel te blijven delen. Ze observeerden hetzelfde fenomeen ook in niet-zoogdiercellen zoals gist, die een ander type fermentatie uitvoeren dat ethanol produceert.

"Niet alle prolifererende cellen hoeven dit te doen", zegt Vander Heiden. "Het zijn eigenlijk alleen cellen die heel snel groeien. Als cellen zo snel groeien dat hun vraag om dingen te maken groter is dan hoeveel ATP ze verbranden, dan schakelen ze over in dit type metabolisme. Dus het lost in mijn geest, veel van de paradoxen die hebben bestaan."

De bevindingen suggereren dat medicijnen die kankercellen dwingen terug te schakelen naar aerobe ademhaling in plaats van fermentatie, een mogelijke manier kunnen zijn om tumoren te behandelen. Geneesmiddelen die de NAD+-productie remmen, zouden ook een gunstig effect kunnen hebben, zeggen de onderzoekers.


Fermentatie en regeneratie van NAD+# - Biologie

In deze sectie onderzoek je de volgende vraag:

  • Wat is het fundamentele verschil tussen anaërobe cellulaire ademhaling en de verschillende soorten fermentatie?

Aansluiting voor AP ® Cursussen

Zoals eerder vermeld, kan cellulaire ademhaling onder aerobe omstandigheden 36-38 ATP-moleculen opleveren. Als er geen zuurstof aanwezig is, wordt ATP alleen geproduceerd door fosforylering op substraatniveau. Zonder zuurstof moeten organismen een andere elektronenacceptor gebruiken. De meeste organismen zullen een of andere vorm van fermentatie gebruiken om de regeneratie van NAD+ te bewerkstelligen om de voortzetting van de glycolyse te verzekeren. Bij alcoholfermentatie wordt pyruvaat uit glycolyse omgezet in ethylalcohol tijdens melkzuurfermentatie, pyruvaat wordt gereduceerd tot lactaat als eindproduct. Zonder fermentatie en anaërobe ademhaling zouden we geen yoghurt of sojasaus hebben. Ook zouden onze spiercellen niet verkrampen door de ophoping van lactaat als we krachtig trainen en zuurstof schaars is.

De informatie die wordt gepresenteerd en de voorbeelden die worden benadrukt in de sectie ondersteunen concepten en leerdoelen die worden beschreven in Big Idea 2 van het AP ® Biology Curriculum Framework, zoals weergegeven in de tabel. De leerdoelen die in het leerplankader worden vermeld, bieden een transparante basis voor de AP ® Biologie-cursus, een op onderzoek gebaseerde laboratoriumervaring, educatieve activiteiten en AP ® -examenvragen. Een leerdoel voegt vereiste inhoud samen met een of meer van de zeven wetenschapspraktijken.

Groot idee 2 Biologische systemen gebruiken vrije energie en moleculaire bouwstenen om te groeien, te reproduceren en om dynamische homeostase te behouden.
Blijvend begrip 2.A Voor groei, reproductie en instandhouding van levende systemen is vrije energie en materie nodig.
Essentiële kennis 2.A.2 Organismen vangen en slaan vrije energie op voor gebruik in biologische processen.
Wetenschapspraktijk 1.4 De student kan representaties en modellen gebruiken om situaties te analyseren of problemen kwalitatief en kwantitatief op te lossen.
Wetenschapspraktijk 3.1 De student kan wetenschappelijke vragen stellen.
Leerdoel 2.4 De student kan representaties gebruiken om wetenschappelijke vragen te stellen over welke mechanismen en structurele kenmerken organismen toelaten om vrije energie te vangen, op te slaan en te gebruiken.
Essentiële kennis 2.A.2 Organismen vangen en slaan vrije energie op voor gebruik in biologische processen.
Wetenschapspraktijk 6.2 De student kan verklaringen van fenomenen construeren op basis van wetenschappelijke bewijzen.
Leerdoel 2.5 De student kan verklaringen construeren van de mechanismen en structurele kenmerken van cellen die organismen toelaten om vrije energie te vangen, op te slaan of te gebruiken.

De Science Practice Challenge-vragen bevatten aanvullende testvragen voor dit gedeelte die u zullen helpen bij de voorbereiding op het AP-examen. Deze vragen hebben betrekking op de volgende normen:
[APLO 2.21][APLO 2.24][APLO 4.14][APLO 4.26]

Bij aerobe ademhaling is de laatste elektronenacceptor een zuurstofmolecuul, O2. Als aerobe ademhaling optreedt, wordt ATP geproduceerd met behulp van de energie van hoogenergetische elektronen gedragen door NADH of FADH2 naar de elektronentransportketen. Als er geen aerobe ademhaling plaatsvindt, moet NADH opnieuw worden geoxideerd tot NAD+ voor hergebruik als elektronendrager om de glycolytische route voort te zetten. Hoe wordt dit gedaan? Sommige levende systemen gebruiken een organisch molecuul als de uiteindelijke elektronenacceptor. Processen die een organisch molecuul gebruiken om NAD+ uit NADH te regenereren, worden gezamenlijk fermentatie genoemd. Daarentegen gebruiken sommige levende systemen een anorganisch molecuul als uiteindelijke elektronenacceptor. Beide methoden worden anaërobe cellulaire ademhaling genoemd, waarbij organismen energie omzetten voor gebruik in afwezigheid van zuurstof.

Anaërobe cellulaire ademhaling

Bepaalde prokaryoten, waaronder sommige soorten bacteriën en Archaea, gebruiken anaërobe ademhaling. De groep Archaea genaamd methanogenen reduceert bijvoorbeeld koolstofdioxide tot methaan om NADH te oxideren. Deze micro-organismen worden aangetroffen in de bodem en in het spijsverteringskanaal van herkauwers, zoals koeien en schapen. Evenzo reduceren sulfaatreducerende bacteriën en Archaea, waarvan de meeste anaëroob zijn (Figuur 7.14), sulfaat tot waterstofsulfide om NAD+ uit NADH te regenereren.

LINK NAAR LEREN

Bezoek deze site om anaërobe cellulaire ademhaling in actie te zien.

  1. NAD+ wordt gevormd bij aërobe ademhaling door een fermentatieproces en gevormd bij anaërobe ademhaling door oxidatie van NADH.
  2. NAD+ wordt gevormd door een fermentatieproces onder anaërobe omstandigheden door de omzetting van pyruvaat in lactaat en door eenvoudige oxidatie van NADH bij aerobe ademhaling.
  3. Onder aërobe omstandigheden is de elektronenacceptor een ander molecuul dan zuurstof voor NAD+-productie, terwijl onder anaërobe omstandigheden de elektronenacceptor zuurstof is.
  4. NAD+ wordt gevormd door een fermentatieproces onder anaërobe omstandigheden, terwijl het bij aerobe ademhaling wordt gevormd door de afbraak van pyruvaat in melkzuur of alcohol.

Melkzuurfermentatie

De fermentatiemethode die dieren en bepaalde bacteriën, zoals die in yoghurt, gebruiken, is melkzuurfermentatie (Figuur 7.15). Dit type fermentatie wordt routinematig gebruikt in rode bloedcellen van zoogdieren en in skeletspieren die onvoldoende zuurstof hebben om de aerobe ademhaling te laten voortduren (dat wil zeggen, in spieren die worden gebruikt tot het punt van vermoeidheid). In muscles, lactic acid accumulation must be removed by the blood circulation and the lactate brought to the liver for further metabolism. The chemical reactions of lactic acid fermentation are the following:

The enzyme used in this reaction is lactate dehydrogenase (LDH). The reaction can proceed in either direction, but the reaction from left to right is inhibited by acidic conditions. Such lactic acid accumulation was once believed to cause muscle stiffness, fatigue, and soreness, although more recent research disputes this hypothesis. Once the lactic acid has been removed from the muscle and circulated to the liver, it can be reconverted into pyruvic acid and further catabolized for energy.

VISUAL CONNECTION

Tremetol, a metabolic poison found in the white snake root plant, prevents the metabolism of lactate. When cows eat this plant, it is concentrated in the milk they produce. Humans who consume the milk become ill. Symptoms of this disease, which include vomiting, abdominal pain, and tremors, become worse after exercise. Why do you think this is the case?

  1. Tremetol inhibits enzymes that convert lactate into less harmful compounds. Exercise worsens this by producing more lactate.
  2. Tremetol increases the production of lactate dehydrogenase, causing lactic acid to accumulate in the body.
  3. Tremetol inhibits the production of NAD + after exercise. The lack of oxygen causes lactic acid to accumulate in the body.
  4. Tremetol binds to lactic acid, inhibiting its breakdown into other compounds and causing it to accumulate after exercising.

Another familiar fermentation process is alcohol fermentation (Figure 7.16) that produces ethanol, an alcohol. The first chemical reaction of alcohol fermentation is the following (CO2 does not participate in the second reaction):

The first reaction is catalyzed by pyruvate decarboxylase, a cytoplasmic enzyme, with a coenzyme of thiamine pyrophosphate (TPP, derived from vitamin B1 and also called thiamine). A carboxyl group is removed from pyruvic acid, releasing carbon dioxide as a gas. The loss of carbon dioxide reduces the size of the molecule by one carbon, making acetaldehyde. The second reaction is catalyzed by alcohol dehydrogenase to oxidize NADH to NAD + and reduce acetaldehyde to ethanol. The fermentation of pyruvic acid by yeast produces the ethanol. Ethanol tolerance of yeast is variable, ranging from about 5 percent to 21 percent, depending on the yeast strain and environmental conditions.

Other Types of Fermentation

Other fermentation methods occur in bacteria. Many prokaryotes are facultatively anaerobic. This means that they can switch between aerobic respiration and fermentation, depending on the availability of oxygen. Certain prokaryotes, like Clostridia, are obligate anaerobes. Obligate anaerobes live and grow in the absence of molecular oxygen. Oxygen is a poison to these microorganisms and kills them on exposure. It should be noted that all forms of fermentation, except lactic acid fermentation, produce gas. The production of particular types of gas is used as an indicator of the fermentation of specific carbohydrates, which plays a role in the laboratory identification of the bacteria. Various methods of fermentation are used by assorted organisms to ensure an adequate supply of NAD + for the sixth step in glycolysis. Without these pathways, that step would not occur and no ATP would be harvested from the breakdown of glucose.

SCIENCE PRACTICE CONNECTION FOR AP® COURSES

Lab Investigation: Respiration of Sugars by Yeast. You are given the opportunity to design and conduct experiments to investigate whether yeasts are able to metabolize a variety of sugars, using gas pressure sensors or other means to measure CO2 production.

THINK ABOUT IT

Tremetol, a metabolic poison found in the white snake plant root, prevents the metabolism of lactate. When female cows eat this plant, tremetol becomes concentrated in their milk. Humans who consume the milk become ill. Explain why the symptoms of this disease, which include vomiting, abdominal pain, and tremors, becomes worse after exercise.


Steps of Cellular Respiration

There are three steps of cellular respiration and they always occur in this order: Glycolysis, the Kreb’s cycles, and the Electron Transport Chain, all which go through a series of redox reactions.

Glycolysis

Glycolysis is a metabolic pathway that occurs in the cytosol of the cell and splits glucose into two other molecules, called pyruvate. The free energy released in this process is used to form the high-energy compounds ATP AND NADH. Glycolysis occurs in nearly all organisms, both aerobic (those that utilize oxygen) and anaerobic (those that don’t utilize oxygen). The wide occurrence of glycolysis indicates that it is one of the most ancient known metabolic pathways. Splitting glucose costs the cell 2 ATP, but it gains 4 ATP and releases 2 NADH. As the saying goes, you gotta have money to make money. You gotta have energy to make energy.

Kreb's Cycle (The Citric Acid Cycle)

All aerobic organisms take this process 2 steps further. They take those two pyruvate molecules and break them down a bit further in the Kreb’s cycle. In eukaryotes, the Kreb’s cycle occurs in the matrix of the mitochondrion. The details are quite intricate, but we are going to keep to generalizations. Those 2 pyruvated molecules that were split from glucose in glycolysis move to the mitochondria in eukaryotes (they stay in the cytosol of aerobic prokaryotes), and get further broken down into several pint size energy packets. It produces 2 ATP directly. But it also oxidizes NAD+ (and a similar molecule FAD+) to form NADH and FADH2. The latter molecules are the star of the next stage, the electron transport chain.

The Citric Acid Cycle

Elektronen transportketen

An electron transport chain (ETC) couples electron transfer between an electron donor(such as NADH) and an electron acceptor (such as O2) with the transfer of H+ ions(protons) across a membrane. The resulting electrochemical proton gradient is used to generate chemical energy in the form of (ATP). At the mitochondrial inner membrane, electrons from NADH and FADH2 pass through the electron transport chain to oxygen, which is reduced to water. In other words, the energy locked up in the NADH and FADH2 molecules from glycolysis and the Kreb’s cycle gets released in order to phosphorylate ATP from ADP and a phosphorous molecule.

The electron transport chain in the mitochondrion is the site of oxidative phosphorylation in eukaryotes. The NADH and succinate generated in the citric acid cycle are oxidized, providing energy to power ATP synthase.

Depiction of ATP synthase using the chemiosmotic proton gradient to power ATP synthesis through oxidative phosphorylation.

The electron transport chain comprises an enzymatic series of electron donors and acceptors. Each electron donor passes electrons to a more electronegative acceptor, which in turn donates these electrons to another acceptor, a process that continues down the series until electrons are passed to oxygen, the most electronegative and terminal electron acceptor in the chain. Passage of electrons between donor and acceptor releases energy, which is used to generate a proton gradient across the mitochondrial membrane by actively “pumping” protons into the intermembrane space, producing a thermodynamic state that has the potential to do work. The entire process is called oxidative phosphorylation, since ADP is phosphorylated to ATP using the energy of hydrogen oxidation in many steps. The end product of this is a net of 32 ATP. This is how almost all of the energy of life comes to be.

Like respiration, fermentation is the process of extracting energy from the oxidation of organic compounds (like glucose). However, fermentation can occur in the presence or absence of oxygen. Fermentation involves the step of glycolysis in respiration, but it does not go through the Kreb’s cycle or the Electron Transport Chain. Therefore there are only 2 net ATP generated, not the net of 32 that come from cellular respiration. So fermentation produces energy, however, it is 16 times less efficient than cellular respiration.

Overview of ethanol fermentation. One glucose molecule breaks down into two pyruvates (1). The energy from this exothermic reaction is used to bind inorganic phosphates to ADP and convert NAD+ to NADH. The two pyruvates are then broken down into two Acetaldehyde and give off two CO2 as a waste product (2). The two Acetaldehydes are then converted to two ethanol by using the H+ ions from NADH converting NADH back into NAD+ (3).


Conservation of ethanol fermentation and its regulation in land plants

Ethanol fermentation is considered as one of the main metabolic adaptations to ensure energy production in higher plants under anaerobic conditions. Following this pathway, pyruvate is decarboxylated and reduced to ethanol with the concomitant oxidation of NADH to NAD+. Despite its acknowledgement as an essential metabolic strategy, the conservation of this pathway and its regulation throughout plant evolution have not been assessed so far. To address this question, we compared ethanol fermentation in species representing subsequent steps in plant evolution and related it to the structural features and transcriptional regulation of the two enzymes involved: pyruvate decarboxylase (PDC) and alcohol dehydrogenase (ADH). We observed that, despite the conserved ability to produce ethanol upon hypoxia in distant phyla, transcriptional regulation of the enzymes involved is not conserved in ancient plant lineages, whose ADH homologues do not share structural features distinctive for acetaldehyde/ethanol-processing enzymes. Moreover, Arabidopsis mutants devoid of ADH expression exhibited enhanced PDC activity and retained substantial ethanol production under hypoxic conditions. Therefore, we concluded that, whereas ethanol production is a highly conserved adaptation to low oxygen, its catalysis and regulation in land plants probably involve components that will be identified in the future.

trefwoorden: Alcohol dehydrogenase anaerobic metabolism anoxia fermentation hypoxia plant evolution submergence.


Section Summary

If NADH cannot be metabolized through aerobic respiration, another electron acceptor is used. Most organisms will use some form of fermentation to accomplish the regeneration of NAD + , ensuring the continuation of glycolysis. The regeneration of NAD + in fermentation is not accompanied by ATP production therefore, the potential for NADH to produce ATP using an electron transport chain is not utilized.

Exercises

Glossary

anaerobic cellular respiration: the use of an electron acceptor other than oxygen to complete metabolism using electron transport-based chemiosmosis

fermentatie: the steps that follow the partial oxidation of glucose via glycolysis to regenerate NAD + occurs in the absence of oxygen and uses an organic compound as the final electron acceptor


Explain fermentation’s role in NAD+ regeneration.

Q: One beautiful warm day in June, you are on a picnic and are stung on your finger by a bee. Although .

A: Humans have a specialized system to fight foreign bodies like toxins, viruses, bacteria entering our.

Q: Describe how eukaryotic mRNA is processed

A: The central dogma of molecular biology briefs that DNA has instructions to synthesise proteins which.

Q: What is the purpose and benefit of the polymerase chain reaction?

A: BASIC INFORMATION ABOUT GENETIC MATERIAL DNA It stands for deoxyribo nucleic acid. It is the gene.

Q: 8. Pigment or color (e.g.: opaque, translucid, red, yellow, rose, violet, etc..) is also another cha.

A: while culturing bacteria , there are certain bacteria which can produce pigments . these pigments gi.

Q: Using pasteurization techniques as a model, compare the TDTs and explain the relationships between t.

A: Microbiology is the branch of biology that deals with study of organisms that are too small to be se.

Q: 1. What is the pathway of carbon dioxide fixation 2. What are the adaptions and resistance of plant .

A: 1. Pathway of carbondioxide fixation: Carbondioxide fixation is the process of conversion of inorga.

Q: Which of the following processes is involved in the bulktransport of molecules out of the cell?a. ph.

A: BASIC INFORMATION TRANSPORTATION It is a process through which one substance move from one plac.

Q: task: Draw the resulting : 1. primary RNA transcript 2. MRNA

A: Transcription is the process of forming mRNA from the DNA template. The enzyme invoved in this is RN.

Q: Describe the process of adhesion and various mechanisms by which microbes use it to gain entry.

A: Microbes can be defined as minute, unicellular organisms that are invisible to the naked eye. They a.


A need for NAD+ in muscle development, homeostasis, and aging

Skeletal muscle enables posture, breathing, and locomotion. Skeletal muscle also impacts systemic processes such as metabolism, thermoregulation, and immunity. Skeletal muscle is energetically expensive and is a major consumer of glucose and fatty acids. Metabolism of fatty acids and glucose requires NAD+ function as a hydrogen/electron transfer molecule. Therefore, NAD+ plays a vital role in energy production. In addition, NAD+ also functions as a cosubstrate for post-translational modifications such as deacetylation and ADP-ribosylation. Therefore, NAD+ levels influence a myriad of cellular processes including mitochondrial biogenesis, transcription, and organization of the extracellular matrix. Clearly, NAD+ is a major player in skeletal muscle development, regeneration, aging, and disease. The vast majority of studies indicate that lower NAD+ levels are deleterious for muscle health and higher NAD+ levels augment muscle health. However, the downstream mechanisms of NAD+ function throughout different cellular compartments are not well understood. The purpose of this review is to highlight recent studies investigating NAD+ function in muscle development, homeostasis, disease, and regeneration. Emerging research areas include elucidating roles for NAD+ in muscle lysosome function and calcium mobilization, mechanisms controlling fluctuations in NAD+ levels during muscle development and regeneration, and interactions between targets of NAD+ signaling (especially mitochondria and the extracellular matrix). This knowledge should facilitate identification of more precise pharmacological and activity-based interventions to raise NAD+ levels in skeletal muscle, thereby promoting human health and function in normal and disease states.

Conflict of interest statement

Ethics approval and consent to participate
Consent for publication
Competing interests

The authors declare that they have no competing interests.

Publisher’s Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Figuren

NAD+ biosynthetic pathways. NAD+ can…

NAD+ biosynthetic pathways. NAD+ can be synthesized via de novo, Preiss-Handler, and multiple…

Compartmentalization of NAD+ pools in…

Compartmentalization of NAD+ pools in skeletal muscle. Diagram of a striated skeletal muscle…

Hypothesized mechanism of membrane proximal…

Hypothesized mechanism of membrane proximal NAD+ action in muscle-ECM adhesion. ( EEN –…

Signaling pathways by which NAD+…

Signaling pathways by which NAD+ regulates mitochondrial biogenesis and homeostasis in muscle. Arrows…

Model of the pathological observations…

Model of the pathological observations in aged muscle and their reversal by augmentation…

Cellular and molecular mechanisms of…

Cellular and molecular mechanisms of amelioration of muscle disease due to NAD+ repletion.…


Inebriation and its effects

Alcohol affects everyone differently depending on a number of factors--weight, gender, and the amount of food currently in the stomach feature among them--but the ultimate universal measure of inebriation is blood alcohol content (BAC for short), or how much of one's bloodstream consists of alcohol that has managed to make its way there. Inebriation is generally agreed to start at a BAC of .03%, or one part in 3,333 a BAC of .5%, or one part in 200, is fatal. One's BAC determines how intoxicated by alcohol, or inebriated, one becomes. The stages of inebriation are as follows [link] :

1. Euphoria. BAC from .03% to .12%. Inhibitions lowered confidence increases general improvement of mood.
2. Lethargy. BAC from .09% to .23%. Increased fatigue slurred speech loss of coordination.
3. Confusion. BAC from .17% to .28%. Dizziness nausea more extreme emotions forgetfulness.
4. Stupor. BAC from .25% to .39%. Consciousness comes and goes.
5. Coma. BAC from .35% to .5%. Persistent unconsciousness decrease in heartbeat and breathing.
6. Death. BAC above .5%.

Due to the intervening nature of stages 4 and 5, it is relatively rare for stage 6 to occur, but it does happen, mostly in cases where fatal amounts of alcohol are consumed quickly and all at once, before stupor and/or coma can set in. Due to the relatively low alcohol content of beer as opposed to distilled liquors such as whiskey and rum, it is especially rare for fatal alcohol poisoning to result from the consumption of beer alone. Note that these stages overlap, so one can, for example, be both euphoric and lethargic at once.


Bekijk de video: Stem Cells and Regenerative Medicine: Progress and Prospect - Haifan Lin (Januari- 2022).