Laktatazidose

[Monty]

@coron: Ach ja, das freie Proton im Stoffwechselprozess zu Lactat:
S. 397, gr. Löffler, Ausgabe 7 zeigt die Reaktionsfolge der Glykolyse und zeichnet sich besonders durch unkorrekte Bezeichnungen der Reaktionsprodukte aus. Die Formeln stimmen und das ganze geht stöchiometrisch mal wieder auf, bei näherem Hinsehen stellt man aber fest, dass dort immer die protonierten Varianten hingemalt wurden, ganz unten also Brenztraubensäure und Milchsäure stehen, nicht Pyruvat und Lactat. Wenn die Säuren dissoziieren hast du dein freies Proton.

[Triality]

Löffler 8. Auflage S. 360: Abbildungen sowie Namen sind alle in deprotonierter Form angegeben, nichts steht von Milchsäure u.a.. Das gleiche in der Dualen Reihe (1. Auflage). Sehr seltsam das ganze :-nix

[Monty]

Ja richtig, aber ich glaub wir reden aneinander vorbei :)
Mein eigentliches Problem war zu klären, ob das in der anaeroben Glykolyse entstehende Laktat für die freiwerdenden Protonen verantwortlich ist, so wie es mit dem Begriff "Laktatazidose" immer suggeriert wird.
Und nochmal, ich kann einfach keinen Anhaltspunkt für diese behauptung finden. Wie schon oben gesagt, das pro 1 Pyruvat entstehende Proton wird im Laktat fixiert. Also kann doch Laktat die Azidose nicht hervorrufen, es muss also irgendein anderer Prozess sein (bedingt durch die Aktivitätszunahme).

Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi --> 2 Pyruvat + 2 NADH+H+ + 2 ATP

2 Pyruvat + 2 NADH+H+ -> 2 Laktat + 2 NAD+

Netto Proton: 0

Nein! Guck dir doch mal die Formeln an und halt dich nicht an den Namen auf:
Richtig heißt es:

C6H12O6 (Glucose) + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi --> 2 CH3-CO-COO- (Pyruvat) + 2 NADH + 4 H+ + 2 ATP

Netto: 2 H+

Bei deiner Gleichung fehlen 2 Protonen, wenn du mal durchzählst und du bekommst es mit 2 (NADH + H+) nur hin, wenn du statt Pyruvat Brenztraubensäure schreibst. Das ist tatsächlich ein Fehler im Löffler, bzw. das sind die "kleinen" Ungenauigkeiten der Biochemiker über die sich bspw. die Chemiker immer amüsieren (zumindest die, die ich kenne).

[Monty]

Löffler 8. Auflage S. 360: Abbildungen sowie Namen sind alle in deprotonierter Form angegeben, nichts steht von Milchsäure u.a.. Das gleiche in der Dualen Reihe (1. Auflage). Sehr seltsam das ganze :-nix

Scanne es ein, poste es und ich zeig dir, wo dein Proton hin ist.

[Triality]

Die 2 Protonen auf die du dich beziehst werden meiner Meinung nach in der Enolase-Reaktion auf Wasser übertragen.

2-Phosphoglycerat --(Enolase)--> Phosphoenolpyruvat + H2O

:-nix

mach ich, poste es gleich...

[Triality]

Hier (8. Auflage, S. 360): link (http://anonym.to/?http://img529.imageshack.us/my.php?image=glkjenrgjnpv6.jpg)

[coron]

Ob zuerst Milchsäure oder Laktat entsteht, ist (glaube ich) eigentlich irrelevant. In beiden Fällen (aerob/anaerob) entsteht eine Säure, die ganz überwiegend diissoziert vorliegt:

Pyruvat (+ gaaanz wenig Brenztraubensäure)
Laktat (+ gaaanz wenig Milchsäure)

Das hier führt vielleicht eher weiter:

da es aber aerob abläuft puffert das desoxygenierte Hb das meiste davon, so dass im Endeffekt weniger Protonen frei werden
War da nicht was mit Haldane-Effekt?

(D.h. kommt die Azidose gar nicht von der "Milchsäure", sondern, wegen der sinkenden venösen O2-Sättigung, von der abnehmenden Pufferkapazität des Hb? - Ist also eigentlich sch...egal, ob da Pyruvat oder Laktat vorliegt?)

[Monty]

Alles klar, ich weiß wo dein Problem liegt.
Erstmal ist die Enolase kein Oxidoreduktase, die kann keine Protonen übertragen. Das Ding dehydratisiert das Phosphoglycerat nur (beim Phosphoenolpyruvat fehlt genau 1 H2O im Vergleich zum Vorsubstrat).

Der Schritt der Verwirrung stiftet ist die Phosphorsäureesterbildung bei der Reaktion vom Glycerinaldehyd-3-Phosphat zum 1,3-Bisphosphoglycerat:

CO(PO3 2-)-CHOH-CHO + HPO4 2- + NAD+ ---> CO(PO3 2-)-CHOH-COO(PO3 2-) + (NADH + H+)

Das Problem hier ist, dass hier ein Aldehyd direkt in einem Schritt zum Ester umgesetzt wird, so dass hier noch kein Proton frei wird.
Im Grunde ist also nur das Verhalten der Carbonyl/Carboxylgruppe interessant (in obiger Reaktion):

-CHO + HPO4 2- + NAD+ ---> -COO(PO3 2-) + (NADH + H+)

Soweit so gut. Im nächsten Schritt "verschwindet" dann das Proton scheinbar (weil es nicht aufgeschrieben wurde):

-COO(PO3 2-) + H2O ---> -COOH + HPO4 2- ---> -COO- + H+ + HPO4 2-

Bei der Reaktion wird nämlich wie bei jeder Esteranhydridhydrolyse Wasser benötigt, dieses Wasser stellt letztlich das Proton.
Das Phosphat ist wieder frei geworden und wird jetzt an ADP gebunden:

ADP + HPO4 2- ---> ATP + H2O

(Kein Bock das jetzt noch in Formeln auszudrücken, ist aber eine übliche Esteranhydridbildungsreaktion, bei der - wie der Name andeutet - Wasser freigesetzt wird.)
Hier entsteht jedenfalls gleichzeitig wieder das Wasser das oben verbraucht wurde, so dass man zusammenfassen kann:

-COO(PO3 2-) + ADP ---> -COO- + H+ + ATP

(Die Ladungsdifferenz ist im ATP maskiert.)

Alles klar?

[Monty]

Ob zuerst Milchsäure oder Laktat entsteht, ist (glaube ich) eigentlich irrelevant. In beiden Fällen (aerob/anaerob) entsteht eine Säure, die ganz überwiegend diissoziert vorliegt:

Pyruvat (+ gaaanz wenig Brenztraubensäure)
Laktat (+ gaaanz wenig Milchsäure)

Das hier führt vielleicht eher weiter:

War da nicht was mit Haldane-Effekt?

(D.h. kommt die Azidose gar nicht von der "Milchsäure", sondern, wegen der sinkenden venösen O2-Sättigung, von der abnehmenden Pufferkapazität des Hb? - Ist also eigentlich sch...egal, ob da Pyruvat oder Laktat vorliegt?)

Ja, ob Brenztraubensäure oder Milchsäure vorliegt ist insofern egal, dass beides einen sauren pH verursacht. Pyruvat wird allerdings weiter verstoffwechselt und letztlich zu CO2 oxidiert, welches wie oben beschrieben gepuffert wird. Ohne Hb und dessen Puffereigenschaften würde der pH folglich auch bei dieser Reaktion einkrachen.

[Triality]

Vielen Dank erstmal für die Aufschlüssellung Monty!

Nur: Meines Wissens ist die Reaktion keine Hydrolyse sondern eine Gruppenübertragungsreaktion. Die Phosphoglyceratkinase (2.7.2.3) gehört zur Klasse der Transferasen (hier als Phosphotransferase), welche soweit ich weiß Gruppenübertragungsreaktionen (a la AB + C -> A + BC) katalysieren. Wäre das was du schreibst der Fall müsste sie doch der Domäne 3 angehören (Hydrolasen), in dem Falle als Esterase, oder nicht?

Siehe hier (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=gene&cmd=retrieve&dopt=default&rn=1&list_uids=5230) und hier (http://www.expasy.org/enzyme/2.7.2.3).

Ich bin verwirrt, tut mir leid :-heul


edit


Hier (http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/0702p.html) nocheinmal was allgemeines zu allen Gruppenmitgliedern.

Reaction: ATP + 3-phospho-D-glycerate = ADP + 3-phospho-D-glyceroyl phosphate

[LasseReinböng]

Ob zuerst

War da nicht was mit Haldane-Effekt?

(D.h. kommt die Azidose gar nicht von der "Milchsäure", sondern, wegen der sinkenden venösen O2-Sättigung, von der abnehmenden Pufferkapazität des Hb? - Ist also eigentlich sch...egal, ob da Pyruvat oder Laktat vorliegt?)

Daran liegt es ganz bestimmt nicht !! So dramatisch wirkt sich die Änderung der Aziditätskonstante von HB nicht auf den extrazellulären pH aus. Ich werde mal schmökern gehen, weil ich es nach dem Durchlesen des threads jetzt selber mal nachvollziehen will.

Mal so aus der Hüfte geschossen - werden die anfallenden Protonen bei der Glucose-Oxidation nicht irgendwie in der Atmungskette auf 02 übertragen und im Wasser "fixiert" + CO2 ? Dieser Schritt entfällt ja bei der anaeroben Glykolyse... mal sehen...

[Monty]

Du hast was von der Enolase, nicht der Phosphoglyceratkinase geschrieben und darauf habe ich auch geantwortet.
Letztere überträgt eine Phosphatgruppe, dem widerspreche ich nicht, auch nicht meine Ausführungen oben.
Zusammenfassend gilt einfach (wieder mehrere Reaktionen in einer):

-CHO + NAD+ + ADP + Pi ---> -COO- + H+ + (NADH + H+) + ATP

Zwischendurch wird Wasser hin- und hergeschoben, so dass am Ende rechts scheinbar ein Wasser mehr in den Verbindungen steckt. Das eigentliche Problem ist hier aber immer das ADP, ATP und Pi, weil da immer keiner so richtig weiß, wie viele Protonen und Sauerstoff da überhaupt dran sind. Bei der Bildung von ATP aus ADP und Pi wird jedenfalls einmal Wasser frei, so dass die Gleichung aufgeht.

[Monty]

Daran liegt es ganz bestimmt nicht !! So dramatisch wirkt sich die Änderung der Aziditätskonstante von HB nicht auf den extrazellulären pH aus. Ich werde mal schmökern gehen, weil ich es nach dem Durchlesen des threads jetzt selber mal nachvollziehen will.

Mal so aus der Hüfte geschossen - werden die anfallenden Protonen bei der Glucose-Oxidation nicht irgendwie in der Atmungskette auf 02 übertragen und im Wasser "fixiert" + COs ? Dieser Schritt entfällt ja bei der anaeroben Glykolyse... mal sehen...

Doch genau daran liegt es, das desoxygenierte Hb puffert nahezu alle Protonen ab, die durch die Sauerstoffabgabe quasi letztlich erzeugt werden, so dass venöses Blut nur ein bisschen saurer als arterielles ist.

Protonen kann man ferner nicht einfach auf O2 übertragen und sagen das wäre Wasser, da passt was mit den Ladungen nicht (ferner hat O2 kein Interesse sich mit H+ einzulassen, da diese keine Elektronen im Angebot haben).

[LasseReinböng]

Mal sehen, hihi :-))

[Triality]

CO(PO3 2-)-CHOH-CHO + HPO4 2- + NAD+ ---> CO(PO3 2-)-CHOH-COO(PO3 2-) + (NADH + H+)


Stimm ich voll zu!

----

Ja hab ich. Nur: Du hast dann die Phosphoglyceratkinase Reaktion herangezogen um deine These zu beweisen und aus der Umsetzung eine Hydrolyse gemacht:


Soweit so gut. Im nächsten Schritt "verschwindet" dann das Proton scheinbar (weil es nicht aufgeschrieben wurde):

-COO(PO3 2-) + H2O ---> -COOH + HPO4 2- ---> -COO- + H+ + HPO4 2-

Bei der Reaktion wird nämlich wie bei jeder Esteranhydridhydrolyse Wasser benötigt, dieses Wasser stellt letztlich das Proton.
Das Phosphat ist wieder frei geworden und wird jetzt an ADP gebunden:

ADP + HPO4 2- ---> ATP + H2O


Ich glaube es findet nach der GAPDH-Reaktion keine Hydrolyse sondern nur eine Gruppenübertragung statt:

COO-PO3(2-) + ADP(3-) --(Phosphoglyercatkinase)--> COO- + ATP(4-)
bzw.
1,3-Biphosphoglycerat + ADP -> 3-Phosphoglyercat + ATP


Dann Isomerisierung (Mutase) zu 2-Phosphoglycerat


Darauf die Enolase Reaktion (Enolase = Eine Lyase).
Hier der link (http://www.bioc.uzh.ch/bipweb/lexikon/proteine/enolase/enolase.html) zur Umsetzung.


Die COO- Gruppe bleibt die ganze Zeit deprotoniert, weil keine Hydrolyse stattfindet und von H2O irgend etwas auf die Metaboliten übertragen wird. Deshalb gehen die 2 Wasserstoffatome auf die du Bezug nimmst in der Dehydratisierungs-Reaktion der Enolase verloren.


Bei der Bildung von ATP aus ADP und Pi wird jedenfalls einmal Wasser frei, so dass die Gleichung aufgeht.

Ja richtig, bei der (theoretischen) Kondensationsreaktion von freiem ADP + Pi passiert das:

ADP(3-) + HPO4(2-) + H+ -> H2O + ATP(4-)

Nur hier liegt das Phosphat an ein Molekül, ohne zusätzliche 2 Wasserstoffatome gebunden R-O-PO3(2-), sodass keine Hydrolyse vorliegt, sondern eine direkte Gruppenübertragung (s.o.) von der Phosphotransferase (=Phosphoglycerat-Kinase) katalysiert wird.

zitat erweitert & umformuliert

[EzRyder]

Mich würde mal interessieren, ob die Ausgangsfrage zufriedenstellend beantwortet wurde?

[Triality]

Laut Monty ja. Ich bin da aber leider anderer Meinung (s.o.) und behaupte, dass Laktat selbst nicht Ursache der Azidose ist, sondern primär das Unvermögen die bei der Belastungssituation entstehenden Protonen in Wasser oder Laktat selbst zu fixieren. Ersteres durch Mangel an O2 (kein OXPHOS) letzteres durch Hemmung der LDH (bei Arbeit Glykolyse gesteigert -> Mehr Pyruvat -> resultiert ebenfalls in mehr Laktat -> dieses erschwert weitere Substratumsetzung durch Begünstigung der Rückreaktion).

Kurz: Viel Laktat = viel "Pufferung" von H+ = gut, wenig Laktat = wenig "Pufferung" von H+ = schlecht :-peng

*"Pufferung" in dem Sinne von Aufnahme des in der Glykolyse entstehenden H+ in der LDH-Reaktion mit Entstehung der H-C-OH-Gruppe.

Vielleicht kann sich ja hier nochmal ein absolutes BC-Brain einschalten und ggf gegenkorrigieren, sollte ich Bullshit erzählen..

[Monty]

Also gut, du willst sowieso nur, dass dir hier jemand erzählt was du hören willst, deshalb nur nochmal kurz zu den einzelnen Punkten:

Du hast meine Aussage zur Reaktionskette etwas falsch wiedergegeben. Das Wasser ist lediglich nützlich um die ganz unten formulierte Bilanzgleichung herzuleiten, anhand von einzelnen Teilreaktionen. Letztlich ist es aber trotzdem irgendwo beteiligt, ob nun als freies Wasser oder gebunden in der Phosphorsäure ist letztlich Wurscht. Um diese Frage des Protons nochmal zumindest für mich endgültig zu klären folgendes:
Phosphoglycerat trägt eine negativ geladene saure Carboxylgruppe, das Vorsubstrat (letztlich Glycerinaldehyd-3-phosphat) trägt eine mehr oder weniger neutrale ungeladene Carbonylgruppe. Ende der Beweiskette, das hat nichts mit Thesen zu tun. Die Carboxylgruppe kann nur deshalb negativ geladen sein, weil sie ein Proton los geworden ist, anders geht es nicht, und wenn kein freies Proton entsteht und dieses nicht zumindest irgendwo temporär hängt (am Phosphat oder ATP), dann geht die Sache nicht auf, denn die Bilanzgleichung der Glykolyse stimmt letztlich. Das Problem ist hier nur, dass die Carboxylgruppe nicht direkt frei entsteht sondern aus dem aktiven Zentrum der GAPDH abphosphoryliert wird, so dass es schwieriger nachzuvollziehen ist.
Die Enolase spaltet nur Wasser ab und hat nichts weiter mit Protonen zu schaffen.

Ferner ist die Aussage "viel Lactat ist gut" leider tatsächlich Bullshit. Hohes Lactat ist auf Intensivstationen stark korreliert mit mieser Prognose. Und Lactat puffert auch nicht die Protonen, die während der anaeroben Glykolyse entstehen, da diese eben von der Milchsäure (oder dessen Vormetaboliten) stammen, das macht wenig Sinn. Je anaerober ein Gewebe ist, desto höher ist dort der Lactatspiegel und desto saurer ist es. Punkt.

[Triality]

Mhh, schade, dass du unsere schön hitzige (bio)chemische Diskussion mit deinem äußerst symbolträchtigen Punkt abwürgst. :-heul
Finde was du sagt macht durchaus Sinn, nur kollidiert es halt mit all den Lehrbüchern/Pathways/Diagrammen/sonstwas, die ich mir in den letzten Tagen zu dem Thema angeschaut habe. Deshalb auch meine Skepsis, kann mir halt einfach nicht vorstellen, dass die alle irren..
Könnte auch noch was zu deinen Punkten sagen, aber das bringt sicher nichts. Denke es wurd genug Senf ausgedrückt, steht ja auch alles in den Posts oben. Werd die Woche nochmal einen Prof fragen, vielleicht kann der das Rätsel lösen. Bis dahin nochmal danke für den Einsatz meine Verwirrung zu lösen. Meld mich nochmal falls sich was ergibt..

t

[EzRyder]

Da kollidiert überhaupt nichts mit den Lehrbüchern!
Es wurde von versch. Leuten,(die alle Verständniss für Biochemie haben, falls du das noch nicht bemerkt haben solltest) mehrfach jeweils mit versch. Worten erklärt wieso ein Laktaktazidose vollkommen schlüssig ist und wo die Protonen herkommen. Noch mal: Nicht vom NADH/H+!!! Das Laktat hydriertes Pyruvat ist hat mit der Laktatazidose überhaupt gar nichts zu tun. Laktat ist auch kein Puffer. Das brauchts, damit wenigstens die anaerobe Glykolyse abläuft. Die Atmungskette steht still, daher häuft sich Pyruvat an und da es als Anion vorliegt eben auch H+.(Ausgangssubstrat Glucose ist ungeladen) Durch die hohe Pyruvatkonzentration kann die LDH entgegen ihrem nat. Gleichgewicht katalysieren. Ergo geht viel Lactat auch mit erniedriegtem pH einher.
Es reicht übrigens die Glykolyse in einem Buch anzuschauen, ich habe den starken Verdacht, dass die Anzahl der Pathways, die man sich dazu anschaut, mit dem Ausmaß absurder Gedankengänge korreliert :-D