糖酵解步驟

2024年3月7日發(作者：最難忘的一件事300字)

糖酵解步驟

糖酵解是作為有氧和無氧細胞呼吸的基礎的代謝過程。

在糖酵解過程中，葡萄糖被轉化為丙酮酸。葡萄糖是一種在血液中發現的六膜環分子，通常是碳水化合物分解成糖的結果。它通過特定的轉運蛋白進入細胞，將其從細胞外轉移到細胞的細胞膜中。所有的糖酵解酶都存在于細胞液中。

發生在細胞質中的糖酵解的整體反應簡單表示為。

C 6 H 12 O 6 + 2 NAD

+ + 2 ADP + 2 P —–> 2 丙酮酸, (CH 3

(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H

+

第 1 步：己糖激酶

糖酵解的第一步是將D-葡萄糖轉化為葡萄糖-6-磷酸。催化這一反應的酶是己糖酶。

細節：

在這里，葡萄糖環被磷酸化。磷酸化是向來自ATP的分子添加一個磷酸基團的過程。因此，在糖酵解的這一點上，已經消耗了1分子的ATP。

該反應是在六磷酸酶的幫助下發生的，六磷酸酶是一種催化許多六元葡萄糖環狀結構的磷酸化的酶。原子鎂（Mg）也參與其中，以幫助屏蔽ATP分子上的磷酸鹽基團的負電荷。這種磷酸化的結果是一種叫做葡萄糖-6-磷酸（G6P）的分子，之所以這樣稱呼是因為葡萄糖的6′碳獲得了磷酸基。

第二步：磷酸葡萄糖異構酶

糖酵解的第二個反應是由葡萄糖磷酸酯異構酶（Phosphogluco

Isomera）將6-磷酸葡萄糖（G6P）重新排列成6-磷酸果糖（F6P）。

細節：

糖酵解的第二步包括將6-磷酸葡萄糖轉化為6-磷酸果糖（F6P）。這一反應是在磷酸葡萄糖異構酶（PI）的幫助下發生的。正如該酶的名稱所示，該反應涉及異構化反應。

該反應涉及碳氧鍵的重排，將六元環轉化為五元環。重排發生在六元環打開然后關閉的過程中，使第一個碳現在成為環的外部。

第 3 步：磷酸果糖激酶

磷酸果糖激酶，以鎂為輔助因子，將6-磷酸果糖變為1,6-二磷酸果糖。

細節：

在糖酵解的第三步，6-磷酸果糖被轉化為1,6-二磷酸果糖（FBP）。與糖酵解第一步發生的反應類似，第二個ATP分子提供了被添加到F6P分子上的磷酸鹽基。

催化這一反應的酶是磷酸果糖激酶（PFK）。與第1步一樣，一個鎂原子參與其中以幫助屏蔽負電荷。

第 4 步：醛縮酶

醛縮酶將1，6-二磷酸果糖分成兩種糖，它們是彼此的異構體。這兩種糖是磷酸二羥基丙酮（DHAP）和3-磷酸甘油醛（GAP）。

細節：

這一步利用了醛縮酶，它催化了FBP的裂解，產生兩個3碳分子。其中一個分子被稱為甘油醛-3-磷酸（GAP），另一個被稱為二羥基丙酮磷酸（DHAP）。

步驟 5：磷酸丙糖異構酶

三糖磷酸酯異構酶迅速將磷酸二羥基丙酮（DHAP）和3-磷酸甘油醛（GAP）這兩個分子相互轉化。磷酸甘油醛被移除/用于下一步的糖酵解。

細節：

GAP是唯一繼續在糖酵解途徑中的分子。因此，所有產生的DHAP分子都被三磷酸腺苷異構酶（TIM）進一步作用，該酶將DHAP重組為GAP，以便它能繼續在糖酵解中發揮作用。在糖酵解途徑的這一點上，我們有兩個3碳分子，但還沒有將葡萄糖完全轉化為丙酮酸

第 6 步：甘油醛-3-磷酸脫氫酶

甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）使甘油醛-3-磷酸脫氫，并將無機磷酸鹽加入甘油醛-3-磷酸，產生1,3-雙磷酸甘油酯。

細節：

在這一步驟中，發生了兩個主要事件：1）甘油醛-3-磷酸被輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）氧化；2）該分子通過添加一個自由磷酸基而被磷酸化。催化這一反應的酶是甘油三磷酸酯脫氫酶（GAPDH）。

酶GAPDH包含適當的結構并保持分子的構象，從而允許NAD分子從GAP上拉出一個氫，將NAD轉化為NADH。然后，磷酸基團攻擊GAP分子并將其從酶中釋放出來，產生1,3雙甘油酸、NADH和一個氫原子。

步驟 7：磷酸甘油酸激酶

磷酸甘油酯激酶將一個磷酸基團從1,3-二磷酸甘油酯轉移到ADP，形成ATP和3-磷酸甘油酯。

細節：

在這個步驟中，1,3-雙甘油酯被磷酸甘油酯激酶（PGK）轉化為3-磷酸甘油酯。這個反應涉及從起始材料中失去一個磷酸鹽基團。磷酸鹽被轉移到一個ADP分子上，產生我們的第一個ATP分子。由于我們實際上有兩個分子的1,3雙甘油酸（因為有兩個來自糖酵解第一階段的3碳產品），我們實際上在這一步合成了兩個分子的ATP。有了這個ATP的合成，我們就取消了我們所使用的前兩個ATP分子，使我們在糖酵解的這個階段有一個凈的0個ATP分子。

我們再次看到，一個鎂原子參與其中，以屏蔽ATP分子上的磷酸鹽基團的負電荷。

第 8 步：磷酸甘油酸變位酶

磷酸甘油酯突變酶將3-磷酸甘油酯中的P從第3個碳移到第2個碳，形成2-磷酸甘油酯。

細節：

這個步驟涉及到3-磷酸甘油酯分子上的磷酸基團位置的簡單重排，使其成為2-磷酸甘油酯。負責催化這一反應的分子被稱為磷酸甘油酯突變酶（PGM）。變異酶是一種催化功能團從分子上的一個位置轉移到另一個位置的酶。

反應機制是首先在3個磷酸甘油酯的2′位上增加一個額外的磷酸基。然后酶從3′位上除去磷酸鹽，只留下2′位上的磷酸鹽，從而產生2個磷酸甘油酯。通過這種方式，酶也被恢復到原來的磷酸化狀態。

第 9 步：烯醇化酶

酵素酶從2-磷酸甘油酯中除去一分子水，形成磷酸烯醇丙酮酸（PEP）。

細節：

該步驟涉及2-磷酸甘油酯向磷酸烯醇丙酮酸（PEP）的轉化。該反應由烯醇酶催化。酶的作用是去除一個水團，或使2個磷酸甘油酯脫水。酶袋的特異性使反應通過一系列的步驟發生，這些步驟太過復雜，在此不一一介紹。

第 10 步：丙酮酸激酶

丙酮酸激酶將一個P從磷酸烯醇丙酮酸（PEP）轉移到ADP，形成丙酮酸和ATP結果在步驟10。

細節：

糖酵解的最后一步是在丙酮酸激酶的幫助下將磷酸烯醇丙酮酸轉換為丙酮酸。正如該酶的名字所示，該反應涉及一個磷酸基團的轉移。連接在PEP的2′碳上的磷酸基團被轉移到一個ADP分子上，產生ATP。同樣，由于有兩個PEP分子，這里我們實際上產生了兩個ATP分子。

步驟 1 和 3 = – 2ATP

步驟 7 和 10 = + 4 ATP

產生的凈“可見”ATP = 2。

完成糖酵解后，細胞必須立即以有氧或無氧方向繼續呼吸；這種選擇是根據特定細胞的情況作出的。一個能夠進行有氧呼吸的細胞，如果發現自己處于氧氣的存在，將繼續在線粒體中進行有氧檸檬酸循環。如果一個能夠進行有氧呼吸的細胞處于沒有氧氣的情況下（如極度勞累下的肌肉），它將進入一種稱

為均質發酵的無氧呼吸。一些細胞如酵母不能進行有氧呼吸，將自動進入一種稱為酒精發酵的無氧呼吸類型。