糖酵解步骤

2024年3月7日发(作者：最难忘的一件事300字)

糖酵解步骤

糖酵解是作为有氧和无氧细胞呼吸的基础的代谢过程。

在糖酵解过程中，葡萄糖被转化为丙酮酸。葡萄糖是一种在血液中发现的六膜环分子，通常是碳水化合物分解成糖的结果。它通过特定的转运蛋白进入细胞，将其从细胞外转移到细胞的细胞膜中。所有的糖酵解酶都存在于细胞液中。

发生在细胞质中的糖酵解的整体反应简单表示为。

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

糖酵解的第一步是将D-葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸。催化这一反应的酶是己糖酶。

细节：

在这里，葡萄糖环被磷酸化。磷酸化是向来自ATP的分子添加一个磷酸基团的过程。因此，在糖酵解的这一点上，已经消耗了1分子的ATP。

该反应是在六磷酸酶的帮助下发生的，六磷酸酶是一种催化许多六元葡萄糖环状结构的磷酸化的酶。原子镁（Mg）也参与其中，以帮助屏蔽ATP分子上的磷酸盐基团的负电荷。这种磷酸化的结果是一种叫做葡萄糖-6-磷酸（G6P）的分子，之所以这样称呼是因为葡萄糖的6′碳获得了磷酸基。

第二步：磷酸葡萄糖异构酶

糖酵解的第二个反应是由葡萄糖磷酸酯异构酶（Phosphogluco

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

细节：

糖酵解的第二步包括将6-磷酸葡萄糖转化为6-磷酸果糖（F6P）。这一反应是在磷酸葡萄糖异构酶（PI）的帮助下发生的。正如该酶的名称所示，该反应涉及异构化反应。

该反应涉及碳氧键的重排，将六元环转化为五元环。重排发生在六元环打开然后关闭的过程中，使第一个碳现在成为环的外部。

第 3 步：磷酸果糖激酶

磷酸果糖激酶，以镁为辅助因子，将6-磷酸果糖变为1,6-二磷酸果糖。

细节：

在糖酵解的第三步，6-磷酸果糖被转化为1,6-二磷酸果糖（FBP）。与糖酵解第一步发生的反应类似，第二个ATP分子提供了被添加到F6P分子上的磷酸盐基。

催化这一反应的酶是磷酸果糖激酶（PFK）。与第1步一样，一个镁原子参与其中以帮助屏蔽负电荷。

第 4 步：醛缩酶

醛缩酶将1，6-二磷酸果糖分成两种糖，它们是彼此的异构体。这两种糖是磷酸二羟基丙酮（DHAP）和3-磷酸甘油醛（GAP）。

细节：

这一步利用了醛缩酶，它催化了FBP的裂解，产生两个3碳分子。其中一个分子被称为甘油醛-3-磷酸（GAP），另一个被称为二羟基丙酮磷酸（DHAP）。

步骤 5：磷酸丙糖异构酶

三糖磷酸酯异构酶迅速将磷酸二羟基丙酮（DHAP）和3-磷酸甘油醛（GAP）这两个分子相互转化。磷酸甘油醛被移除/用于下一步的糖酵解。

细节：

GAP是唯一继续在糖酵解途径中的分子。因此，所有产生的DHAP分子都被三磷酸腺苷异构酶（TIM）进一步作用，该酶将DHAP重组为GAP，以便它能继续在糖酵解中发挥作用。在糖酵解途径的这一点上，我们有两个3碳分子，但还没有将葡萄糖完全转化为丙酮酸

第 6 步：甘油醛-3-磷酸脱氢酶

甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）使甘油醛-3-磷酸脱氢，并将无机磷酸盐加入甘油醛-3-磷酸，产生1,3-双磷酸甘油酯。

细节：

在这一步骤中，发生了两个主要事件：1）甘油醛-3-磷酸被辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）氧化；2）该分子通过添加一个自由磷酸基而被磷酸化。催化这一反应的酶是甘油三磷酸酯脱氢酶（GAPDH）。

酶GAPDH包含适当的结构并保持分子的构象，从而允许NAD分子从GAP上拉出一个氢，将NAD转化为NADH。然后，磷酸基团攻击GAP分子并将其从酶中释放出来，产生1,3双甘油酸、NADH和一个氢原子。

步骤 7：磷酸甘油酸激酶

磷酸甘油酯激酶将一个磷酸基团从1,3-二磷酸甘油酯转移到ADP，形成ATP和3-磷酸甘油酯。

细节：

在这个步骤中，1,3-双甘油酯被磷酸甘油酯激酶（PGK）转化为3-磷酸甘油酯。这个反应涉及从起始材料中失去一个磷酸盐基团。磷酸盐被转移到一个ADP分子上，产生我们的第一个ATP分子。由于我们实际上有两个分子的1,3双甘油酸（因为有两个来自糖酵解第一阶段的3碳产品），我们实际上在这一步合成了两个分子的ATP。有了这个ATP的合成，我们就取消了我们所使用的前两个ATP分子，使我们在糖酵解的这个阶段有一个净的0个ATP分子。

我们再次看到，一个镁原子参与其中，以屏蔽ATP分子上的磷酸盐基团的负电荷。

第 8 步：磷酸甘油酸变位酶

磷酸甘油酯突变酶将3-磷酸甘油酯中的P从第3个碳移到第2个碳，形成2-磷酸甘油酯。

细节：

这个步骤涉及到3-磷酸甘油酯分子上的磷酸基团位置的简单重排，使其成为2-磷酸甘油酯。负责催化这一反应的分子被称为磷酸甘油酯突变酶（PGM）。变异酶是一种催化功能团从分子上的一个位置转移到另一个位置的酶。

反应机制是首先在3个磷酸甘油酯的2′位上增加一个额外的磷酸基。然后酶从3′位上除去磷酸盐，只留下2′位上的磷酸盐，从而产生2个磷酸甘油酯。通过这种方式，酶也被恢复到原来的磷酸化状态。

第 9 步：烯醇化酶

酵素酶从2-磷酸甘油酯中除去一分子水，形成磷酸烯醇丙酮酸（PEP）。

细节：

该步骤涉及2-磷酸甘油酯向磷酸烯醇丙酮酸（PEP）的转化。该反应由烯醇酶催化。酶的作用是去除一个水团，或使2个磷酸甘油酯脱水。酶袋的特异性使反应通过一系列的步骤发生，这些步骤太过复杂，在此不一一介绍。

第 10 步：丙酮酸激酶

丙酮酸激酶将一个P从磷酸烯醇丙酮酸（PEP）转移到ADP，形成丙酮酸和ATP结果在步骤10。

细节：

糖酵解的最后一步是在丙酮酸激酶的帮助下将磷酸烯醇丙酮酸转换为丙酮酸。正如该酶的名字所示，该反应涉及一个磷酸基团的转移。连接在PEP的2′碳上的磷酸基团被转移到一个ADP分子上，产生ATP。同样，由于有两个PEP分子，这里我们实际上产生了两个ATP分子。

步骤 1 和 3 = – 2ATP

步骤 7 和 10 = + 4 ATP

产生的净“可见”ATP = 2。

完成糖酵解后，细胞必须立即以有氧或无氧方向继续呼吸；这种选择是根据特定细胞的情况作出的。一个能够进行有氧呼吸的细胞，如果发现自己处于氧气的存在，将继续在线粒体中进行有氧柠檬酸循环。如果一个能够进行有氧呼吸的细胞处于没有氧气的情况下（如极度劳累下的肌肉），它将进入一种称

为均质发酵的无氧呼吸。一些细胞如酵母不能进行有氧呼吸，将自动进入一种称为酒精发酵的无氧呼吸类型。