Acidul lactic ( formula structurala, CH3-CH-(OH)-COOH, IUPAC denumire standard: acid 2-hidroxipropanoic), de asemenea cunoscut popular si ca acid laptic, este un acid organic slab, care joaca un anumit rol īn anumite procese biochimice. Are un rol decisiv īn anumite procese de fermentatie, cum ar fi pregatirea 24124g619y silozului pentru animale, sau (īn industria laptelui) la producerea produselor din lapte, iaurt, chefir, urda, brīnza, etc. Īn metabolismul animal, ia nastere īn orice masa musculara supusa efortului, fiind unul din cauzele principale ale febrei musculare.
Acidul lactic este un acid carboxilic cu o formula chimica bruta de C3H6O3. Are grup auxiliar hidroxil atasat gruparii carboxilice, ceea ce īl īncadreaza īn categoria acizilor alfa-hidroxilici (uneori cunoscuti ca AAH). Īn solutie, ca orice acid acid monobazic, pierde un proton producānd ionul lactic, CH3CH(OH)COO−.
Acidul lactic este chiral si are doi izomeri optici. Unul este cunoscut ca L-(+)-acid lactic ori (S)-acid lactic iar celalalt, imaginea sa īn oglinda, ca D-(-)-acid lactic sau (R)-acid lactic. L-(+)- Acid lactic este izomerul care este important biologic
Acidul lactic
In anul 1780 chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele a descoperit acidul lactic (AL) intr-o monstra
de lapte acru si a reusit o prima dar destul de impura izolare a acestuia (3). Acesta este motivul
pentru care aceasta substanta atat de discutata in sport astazi, a primit numele de acid lactic. De fapt
adevaratul nume chimic este acid 2 - hidroxipropanoic si este o substanta ce se gaseste in mod
natural in produse alimentare.
Biochimia AL
In sport AL a cauzat multe controverse si este inca considerat cauza multor efecte pozitive si/sau
negative asupra muschilor.
In acest articol voi incerca sa clarific cateva aspecte legate de AL si performanta sportiva.
In mod normal AL odata format disociaza imediat si se formeaza sarea acidului lactic asa cum
poate fi vazut in fig 1. Aceasta reactie are loc daca mediul in care AL se gaseste sau a fost produs
este mai mult alcalin. Deci disocierea AL este influentata si la randul sau determina nivelul de
aciditate din muschi, spatiul interstitial si sange.
Acid lactic Lactat de sodiu
Fig 1. Asa cum poate fi vazut prin eliberare unui atom de hidrogen din cadrul gruparii
carboxil, acidul lactic devine lactat de sodiu pentru ca datorita atractiei exercitate de sarcina
negativa ramasa in urma cedarii H , ionul de Na ia locul acestuia.
Pentru a intelege mai bine actiune AL in corpul uman in timpul efortului fizic, trebuie facute cateva
consideratii asupra modului sau de producere si de actiune.
In timpul efortului fizic principalul combustibil al muschiului este glucoza, care poate sa provina
fie din rezervele de glicogen, fie din sange. Intregul complex de reactii chimice care se desfasoara si
au ca finalitate producerea de energie inmagazinata in moleculele de adenozintrifosfat (ATP), poate
fi impartit, daca vreti, in trei mari subunitati, si anume: glicoliza, ciclul Krebs (CK) si fosforilarea
oxidativa (FO) care are loc concomitetnt cu transportul de electroni in cadrul unitatilor oxidative ale
celulei, care sunt mitocondriile.
Pe langa energie aceste reactii chimice furnizeza insa si materia prima in regenerarea permanenta a
celulelor si tesuturilor. Aceasta materie prima este reprezentata de gruparile de carbon din molecule.
Deci molecula de glucoza care contine 6 atomi de carbon (C H O ) este desfacuta in doua grupari
carbon. Acest lucru se intampla pe parcursul primelor 10 reactii chimice din momentul in care s-a
inceput metabolizarea unei molecule de glucoza de catre ATP, care ii cedeaza o grupare fosfat,
transformand-o in glucoza 6 fosfat (asta inseamna ca gruparea fosfat a fost atasata atomului de
carbon 6).
Energia sub forma ATP-ului se formeaza in cea mai mare parte in mitocondrii pe baza ionilor de H
(H ) eliberati de-alungul reactiilor chimice. Acestia sunt preluati de transportatori speciali care sunt
moleculele de nicotinadenine dinucleotide (NAD ) sau flavine adenine dinucleotide (FAD ) si
transportati in mitocondrii, aceasta in conditii aerobe de producere a energiei. O prezentare
schematica a eliberarii si transportului H este facuta in fig 2.
Fig 2. In conditii aerobe de producere a energiei NADH+H sunt oxidati la nivelul mitocondriilor.
Reactiile de oxidare si reducere asigura transportul permanent al H prin intermediul transportatorilor
prezentati in figura, NADH+H si FADH
Formarea AL are loc atunci cand datorita lipsei oxigenului NADH+H nu mai poate fi oxidat in
mitocondrii si ca urmare cantitatea de NADH+H in citoplasma creste.
In acest caz o salvare temporara este acceptarea H de catre piruvat formandu-se astfel AL.
Piruvat + NADH+H ---> Acid Lactic + NAD
Reactia este catalizata de enzima lactat dehidrogenaze
Acesta este punctul in care, in organismul uman sarcina producerii de ATP este transferata
glicolizei anaerobe.
Mitocondrie
NADH+H Ciclul
Krebs
NADH+H
FADH
NADH+H
NADH+H
Glicoliza
Mai departe acidul lactic este transportat afara din celula prin intermediul unor transportori
monocarboxilati MCT1 si MCT4. care mediaza transportul AL si H in raport de 1:1(6). Deci se
poate spune ca, marirea concentratiei de AL este asociata cu cresterea aciditatii in muschii angajati
in efort.
Acesta este un punct de vedere unanim acceptat.
In acelasi timp insa, AL este privit si ca unul din primii amortizori prin care aciditatea din celulele
musculare este redusa in timpul efortului, datorita sistemului co-transport prezentat mai sus, prin
care o molecula de AL este eliberata din celula musculara impreuna cu H . Ionii de hidrogen a caror
concentratie determina aciditatea din organism sunt transportati afara din celule prin intermediul
mai multor sisteme de transport, dar cel care predomina este lactate - H de care am vorbit pana
acum (4,5).
Pentru ca AL asa cum s-a putut vedea este format din piruvat prin acceptarea a 2 H , in cadrul
reactiilor procesului de gluconeogeneza poate folosit in producerea ATP-ului. Ficatul este
principalul organ in care are loc aceasta si intr-o masura mai mica, rinichiul (1). Circuitul AL de la
muschi catre ficat si eliberarea glucozei catre muschii care au nevoie de ea este cunoscut sub
numele de Ciclul Cori.
Fig 3. Ciclul Cori prin care acidul lactic este convertit inapoi in glucoza
in cadrul reactiilor gluconeogenezei.
Asadar cresterea lactatului din sange, pentru ca asa cum am precizat la inceputul acestui articol AL
lactic disociaza rapid dupa formare, indica cresterea aciditatii in organism.
Acesta este si unul din motivele importante pentru care eforturile musculare care se bazeaza
predominant pe consumul glicogenului muscular cu producere de lactat, pot fi efectutate cu
intensitate maximala si supramaximala, dar nu pentru mult timp. Asa cum se poate vedea in figura
4, glicoliza anaeroba cu producere de lactat sustine efortul fizic maximal si supramaximal inca de la
inceputul acestuia. Asociind productia de lactat cu intensitatile maximale si supramaximale ale
efortului fizic si asa cum se stie din literatura de specialitate ca, fibrele musculare de tipul II sunt
predominant recrutate in eforturile de mare intensitate, se poate trage concluzia ca producerea
energiei pe seama lactatului este mai pronuntata in acest tip de fibre.
glucoza
piruvat
AL
sange
AL
piruvat
glucoza
ficat muschi
Fig 4. Contributia celor trei sisteme de energie in
producerea ATP-ului.PCr (negru), Glicoliza (gri inchis)
si Sistemul aerobic (gri deschis) (adaptare dupa Exerc Physiol 2001).
Determinarea lactatului din sange insa, presupune posibilitatea masurarii eliminarii sale din celule.
Aceasta se face impreuna cu cea a H . In Juel et al (2004), eliminarea de lactat si H in timpul unui
efort a carui intensitate a fost crescuta progresiv pana la epuizare, a fost complet diferita. Eliminarea
H fiind pe toata durata exercitiului mai mare decat cea a lactatului. In minutul 12 al exercitiului
care a constat in extensia piciorului din asezat, viteza de eliminare a H a fost ~ 40 mmol min in
comparatie cu cea a lactatului de ~ 20 mmol min . Dar intreaga productie de lactat si prin urmare si
a productiei de energie, ar fi subestimata daca nu s-ar lua in considerare si determinarea lactatului
din muschii recrutati in efort.
In stare de repaus principalul combustibil al muschilor sunt grasimile. Totusi intr-o foarte mica
masura si reactia de convertire a piruvatului in lactat are loc, acesta fiind in concentratie de ~ 0.7
mmol L (2). Dinamica lactatului in timpul efortului insa, se schimba foarte mult si depinde de
factori ca: intensitatea efortului, tipul de fibra musculara, circulatia sangelui, absorbtia lui de catre
alte grupe musculare neangajate in efort si asa mai depare. Prin urmare toti acesti factori il fac sa
devine un subiect pentru multe controverse intre cercetatori.
Partea a doua a acestui articol va trata unele din aceste aspecte mai amanuntit, precum si cateva din
"disputele stiintifice" generate de acidul lactic.
(pentru continuare - Acidul lactic partea a II-a click!
Bibliografie
1. Berg.J.M. Tymoczko J.L.Stryer L.(2003). Biochemistry 5th edtition
2. Berne R.M. Levy M. N. Koeppen M.B. and Stanton A.B. (2004). Physiology Fifth Edition
Copyright Elsevier,Inc.
3. Holten C.H. Muller A and Rehbinder D. (1971). Lactic Acid: Property and chemistry of Lactic
Acid and Derivatives. Germany; Verlag Chemie
4. Juel C. (1988). Intracellular pH-recovery and lactate efflux in mouse soleus muscles stimulated
in vitro: the involvement of sodium/proton exchange and a lactate carrier. Acta Physiologica
Scandinavica
5. Juel C. & Wibrand F. (1989). Lactate transport in isolated mouse muscles studied with tracer
technique-kinetics, stereospecificity, pH dependency and maximal capacity. Acta Physiologoca
Scandinavica
6. Juel.C (1997). Lactate - proton contransport in skeletal muscle. Physiol Rev
7. Juel C. Klarskov C. Nielsen JJ. Krustrup P. Mohr M and Bangsbo J (2004). Effect of high
intensity intermittent training on lactate and H release from human skeletal muscle. Am J Physiol
Endocrinol Metab 286;E245-251.
Ursta Anghel Mihai Relu
Articol publicat pe www.medicinasportiva.ro
Materialul publicat reprezinta opinia autorului si se incadreaza in standardele stiintifice acceptate la momentul publicarii
dar stiinta este in permanenta schimbare si de aceea autorul nu poate garanta ca informatia este completa, actuala sau
ca nu contine erori. Folositi acest material doar pentru informare - in cazul in care aveti intrebari - adresati-va autorului.
Materialul prezentat poate suferi modificari ulterioare.
|
