Hur sur eller basisk en lösning är mäts med pH-värde. Rent vatten är neutralt - en vattenmolekyl (H2O) kan delas i en hydroxidjon och en vätejon (OH- och H+). Vatten går jämnt upp eftersom OH- + H+ = H2O. När det finns fler vätejoner i vattnet är det surt (H3O+) och när det finns fler hydroxidjoner är vattnet basiskt. Syror och baser existerar ofta tillsammans och kan förändras fram och tillbaka mellan varandra. När pH sjunker, betyder det alltså att fler basiska molekyler omvandlats till syramolekyler. Den kritiska punkten är när det finns 50 procent av både bas- och syramolekyler.
Laktat är mjölksyrans bas, det vill säga laktat saknar en vätejon. För mjölksyra ligger den kritiska punkten vid ett pH på 3,86 (mycket surt alltså, nästan som magsyra). Det är långt under blodets pH-värde som är 7,4. Det är därför vi inte kan ha mjölksyra i blodet när vi springer. Större delen av mjölksyran i blodet skulle tappa en vätejon och bli laktat. Under intensiv träning kan pH sjunka ner mot 6 och då finns det fortfarande 100 molekyler laktat på varje molekyl mjölksyra. Mjölksyran är en myt.
Men varför sjunker pH-värdet? När cellerna skapar energi splittras ATP och denna process frigör vätejoner. Det är troligen de vätejonerna som sänker pH-värdet. Det har inget direkt samband med mjölksyra. Men eftersom vätejoner och laktat uppträder tillsammans och lämnar cellen med samma transportör, trodde man tidigare att laktat var mjölksyra. När du mäter hur mycket laktat du har i blodet, mäter du alltså egentligen indirekt mängden vätejoner.
Muskler behöver energi i form av ATP. Mängden ATP i en kropp är runt 250 gram, men under t. ex. ett ultralopp förbrukas hundratals kilo ATP. Detta är möjligt genom att ATP återanvänds.
Mjölksyra till vänster och laktat till höger. De blandas ofta samman. Skillnaden är vätejonen/protonen (H+).
När du börjar springa skapas ATP av kreatinfosfat. Efter 5-10 sekunder används kolhydrater i form av glukos och glykogen för att tillverka ATP. Denna process kallas glykolys. Slutprodukterna från denna reaktionsväg är pyruvat, ATP och NADH. Pyruvat går vidare till citronsyracykeln, som skapar ytterligare ATP och NADH. Denna reaktion är kopplad till elektrontransportkedjan. I elektrontransportkedjan skapar elströmmen från NADH större delen av kroppens ATP och dessutom återskapas NAD+ från NADH.
Men varför sjunker pH-värdet? När cellerna skapar energi splittras ATP och denna process frigör vätejoner. Det är troligen de vätejonerna som sänker pH-värdet. Det har inget direkt samband med mjölksyra. Men eftersom vätejoner och laktat uppträder tillsammans och lämnar cellen med samma transportör, trodde man tidigare att laktat var mjölksyra. När du mäter hur mycket laktat du har i blodet, mäter du alltså egentligen indirekt mängden vätejoner.
Muskler behöver energi i form av ATP. Mängden ATP i en kropp är runt 250 gram, men under t. ex. ett ultralopp förbrukas hundratals kilo ATP. Detta är möjligt genom att ATP återanvänds.
Mjölksyra till vänster och laktat till höger. De blandas ofta samman. Skillnaden är vätejonen/protonen (H+).
Laktat är en resurs
Vid hård löpning samlas det upp mycket pyruvat i muskelcellerna, eftersom mitokondrierna inte hinner förbränna dem. Därmed blir det till slut brist på NAD+, som är nödvändigt för glykolys. Det är då som laktat träder in som räddare. Enzymer fäster en vätejon på pyruvat och förvandlar den till laktat. Denna process både regenererar NAD+ och tar upp sura vätejoner, vilket gör att glykolysen kan fortsätta och du kan fortsätta springa.Muskler blir inte sura pga att det frigörs vätejoner i glykolys. Det är bara att räkna dem i tabellen längre ner. Det frigörs fyra i de första stegen, men i slutat av kedjan konsumerar två pyruvatkinas varsin vätejon samtidigt som ATP och pyruvat skapas. I nästa steg binds en vätejon till varje pyruvat, vilket ger laktat (pyruvat+vätejon=laktat). Laktat är alltså en buffer. Laktat minskar surheten. Därmed är nettot noll.
Glukos som kommer från glykogen (längst till höger i tabellen nedan) passerar inte genom första steget hexokinas (som dessutom kräver en ATP) och därmed frigörs bara tre vätejoner. Nettot är därmed en vätejon mindre, dvs en basisk reaktion. De som tror att glykolys (anaerob) leder till sura muskler bör kolla detta flöde igen.
De sura vätejonerna skapas troligvis vid hydrolys av ATP. De kan bidra till en brännande känsla, men frågan är om du upplever en brännande känsla för att det pratas så mycket om hur mjölksyra bränner köttet från benen. Dina upplevelser formas i hjärnan som baserar sina prognoser - som är din upplevelse - på kända kategorier. I en andra kulturer kanske trötthet beskrivs med andra begrepp.
Pyruvatkinas förbrukar vätejon/proton (H), skapar ATP och pyruvat. Bild: enzymsidan
Glukos som kommer från glykogen (längst till höger i tabellen nedan) passerar inte genom första steget hexokinas (som dessutom kräver en ATP) och därmed frigörs bara tre vätejoner. Nettot är därmed en vätejon mindre, dvs en basisk reaktion. De som tror att glykolys (anaerob) leder till sura muskler bör kolla detta flöde igen.
Nettoproduktion av protoner/vätejoner i glykolys.
Källa: Robert Robergs studie som avslutade debatten om mjölksyra. (Enkel genomgång).
De sura vätejonerna skapas troligvis vid hydrolys av ATP. De kan bidra till en brännande känsla, men frågan är om du upplever en brännande känsla för att det pratas så mycket om hur mjölksyra bränner köttet från benen. Dina upplevelser formas i hjärnan som baserar sina prognoser - som är din upplevelse - på kända kategorier. I en andra kulturer kanske trötthet beskrivs med andra begrepp.
Om du fortsätter springa fort ackumuleras laktat. Det som inte blir till pyruvat igen skickas vidare till levern, som bygger om laktat till ny glukos som sedan skickas tillbaka till musklerna. En del laktat fraktas också via ett nätverk av kanaler över till andra muskelceller som kan använda laktat för att snabbt bilda energi i sina mitokondrier, eller bygga upp ett lager av glykogen för framtiden. Det är ett system som gjort för löpare.
När laktat lämnar muskelcellen följer även vätejoner med, och de sura vätejonerna tas om hand av blodets buffertsystem i form av bikarbonat. Denna reaktion bildar i slutändan vatten och koldioxid. Om du inte andas ut koldioxiden tillräckligt snabbt, omvandlas koldioxid tillbaka till vätejoner och bikarbonat och då sjunker pH-värdet. Men det beror inte på att du håller på att koka sönder i mjölksyra.
När laktat lämnar muskelcellen följer även vätejoner med, och de sura vätejonerna tas om hand av blodets buffertsystem i form av bikarbonat. Denna reaktion bildar i slutändan vatten och koldioxid. Om du inte andas ut koldioxiden tillräckligt snabbt, omvandlas koldioxid tillbaka till vätejoner och bikarbonat och då sjunker pH-värdet. Men det beror inte på att du håller på att koka sönder i mjölksyra.
Tack för så många otroligt intressanta inlägg! älskar (nördiga) detaljer som man sällan får från annat håll! Men nu blev jag förvirrad... Musklernas pH sjunker väl vid hård ansträning och det i sin tur leder till sämre funktion ("trötthet")? Jag vet ju att det inte är laktat som ger ett lägre pH, vilket du ju också beskriver här. Men. Vad är det då som orsakar sänkningen av pH i musklerna vid hårt arbete? Du skriver hydrolys av ATP. När sker det? Vidare funderar jag över varför man över huvud taget använder ordet mjölksyra? Mjölksyra finns aldrig i musklerna, eller?
SvaraRaderaHej, kul att du gillar fördjupningarna och den här kanske var den svåraste:)
RaderaJa, pH sjunker, men inte pga mjölksyra eller laktat. När musklerna använder energi (ATP) ökar antalet sura vätejoner (protoner) som bilden längst ner visar och det bildas pyruvat. Pyrovat används i mitokondrierna men när du kör hårt finns det inte tillräckligt många mitokondrier för att ta bränna allt pyruvat. Genom att fästa sura vätejoner vid pyruvat bildas laktat som sedan kan fraktas vidare till muskler och lever som kan använda laktat som energi. Så när du kör hårt bildas mycket laktat samtidigt som det finns många vätejoner (sur miljö) och det misstas för mjölksyra och man kopplar felaktigt ökad mängd laktat som orsak till trötthet och försurning. I själva verket är det laktat som minskar surheten och ökar tillgången på energi så du kan fortsätta springa.
På 1920-talet kapade Otto Meyerhof kapade en groda på mitten och lade grodans ben i en skål med syrefri vätska. Sedan använde han elektricitet för att aktivera benmusklerna tills de blev uttröttade. Det visade sig att skålan fylldes med mjölksyra. Därmed trodde han att mjölksyra var ett resultat av att musklerna arbetat utan syre och mjölksyran orsakade trötthet.
Archibald V Hill tog till sig detta fynd på 1920-talet och hävdade att mjölksyran gör att musklerna fungerar sämre och att löparen känner sig trött.
Det är alltså nästan 100 år gammal kunskap men sedan dess har man upptäckt ATP, DNA, hur nervsystemet är uppbyggt och hur muskelfibrer arbetar mot varandra. Mjölksyran lever dock vidare bland sportjournalister, idrottare och t o m en och annan lärobok. Det låter väl bra med mjölksyra som kokar i blodet, gissar jag:)
TACK för svar, så utförligt och snabbt dessutom! Du menar alltså att pH sänks pga de vätejoner som skapas när vi använder ATP, inte skapar ATP?
SvaraRaderaJag tror det är för sent... har snurrat in mig i det här nu. Mycket förvirrad. Varför tror jag att det bildas två vätejoner i glykolysen?
glukos + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ → 2pyruvatjoner + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
och varför blir musklerna mer sura vid anaerobt arbete i så fall?
Jag ber om ursäkt i förväg om jag kommer på svaren på mina egna frågor när jag publicerat den här kommentaren...
Hej,
RaderaJa det stämmer att vätejonerna frigörs när ATP skapas som sista bilden visar. I praktiken är det samma sak om ökad användning av ATP eftersom det leder till att det skapas mer ATP, men otydligt av mig. När man kör hårt använder man stora muskler med få mitokondrier och då bildas snabbt mycket vätejoner och laktat (anaerob). Laktat behövs för att regenerera NAD som behövs för att fortsätta skapa ATP. När man kör intervaller leder den ökade användningen av ATP till brist på ATP i stora muskler, vilket drar igång enzymet AMPK som på sikt ökar antalet mitokondrier i de stora musklerna. När man tränar lugnt och länge används andra muskler som har gått om mitokondrier, då bildas inte lika mycket laktat och ATP skapas i hög grad effektivt genom fettförbränning och vätejoner fångas upp av syre och blir vatten. Lugn träning gör mitokondrierna effektivare och dessa anpassningar triggas av enzymet camk.
Vet inte om det här går att skriva på ett begripligt sätt eller om det behövs ett till inlägg:)
Jag tror mig vara ganska väl införstådd med anpassningar som sker som svar på träning, t ex fler och effektivare mitokondrier. Men jag har snöat in på det här med vad det är som gör att pH i musklerna sänks... Jag vet att laktat inte är det som sänker pH eftersom laktat inte ens har förmågan att sänka pH. Utan det är vätejoner som sänker pH. Men varifrån kommer då dessa? Jag har tidigare fått lära mig att vätejonerna skapas i glykolysen, men du menar att nettot kring glykolysen blir noll?
SvaraRaderaOch igen... varför blir musklerna mer sura vid anaerobt arbete? (är det enkla svaret att vi jobbar hårdare så att mer atp går åt?)
Varje gång ATP bryts ner till ADP frigörs en vätejon. Som sista bilden "Nettoproduktion av protoner/vätejoner i glykolys" visar bildas netto 2 vätejoner vid glykolys. Så det är inte noll och det har jag inte skrivit någonstans vad jag vet. Laktat binder upp vätejoner så att surheten minskar när man kör hårt "anaerobt" utanför mitokondrierna. När man kör lugnt forslas alla vätejoner vidare in i mitokondrierna och driver ATP-turbinen i elektrontransportkedjan. Vill du fördjupa dig rejält så läs denna fria artikel https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15308499/
Raderaskrev lite otydligt ovan "Laktat binder upp vätejoner så att surheten minskar när man kör hårt "anaerobt" utanför mitokondrierna." Betyder att laktat motverkar försurningen av de 2 fria vätejonerna genom att bildandet av laktat från pyruvat fångar upp dem. Men vätejonerna finns ju där en stund och ökar surheten.
RaderaTACK TACK TACK igen!
SvaraRaderaSå kul med svar!
När man kör hårt och mycket/mer energi kommer från anaerob nedbrytning så ansamlas alltså fler vätejoner. Detta eftersom elektrontransportkedjan kräver syre?
Du skriver "De som tror att glykolys (anaerob) leder till sura muskler bör kolla detta flöde igen."
"Muskler blir inte sura pga att det frigörs vätejoner i glykolys. Det är bara att räkna dem i tabellen längre ner."
Förlåt för alla frågor, men det är så roligt att verkligen förstå!
Bara kul med frågor:) Ja man kan säga att syftet med hela maskineriet är att ta loss vätejoner från atomerna vi äter och använda dessa "heta" vätejoner för att driva turbinerna i mitokondrierna som pressar ihop nytt ATP. I slutändan blir vätejonerna vatten när de förenas med syre. Det finns ett 13 (!) år gammalt inlägg som jag tyckte var ovanligt pedagogiskt av mig här: https://hjarnfysik.blogspot.com/2010/11/atp-och-energi.html
Radera