生物體中的糖酵解過(guò)程

糖酵解，也被稱為glycolysis，是葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)中分解為丙酮酸的過(guò)程，這一過(guò)程通常在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行。它是多數(shù)生物進(jìn)行葡萄糖有氧氧化的預(yù)備步驟。在糖酵解的過(guò)程中，每一分子葡萄糖的分解都會(huì)產(chǎn)生兩分子丙酮酸和兩分子ATP，從而為細(xì)胞提供所需的能量。整個(gè)糖酵解過(guò)程由十步酶催化反應(yīng)組成，其中三步反應(yīng)是不可逆的，分別由己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶這三種限速酶催化。值得注意的是，磷酸果糖激酶-1（PFK-1）在這三個(gè)限速酶中具有最低的催化效率，因此它成為了糖酵解途徑中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)生物體進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于能量需求增加，糖酵解的速度會(huì)加快。盡管呼吸和循環(huán)系統(tǒng)會(huì)加速以提供更多的氧，但這種需求往往仍然無(wú)法得到滿足，肌肉會(huì)進(jìn)入相對(duì)缺氧的狀態(tài)。此時(shí)，糖酵解就成為了機(jī)體獲取能量的主要途徑。此外，糖酵解也是成熟紅細(xì)胞獲取能量的唯一方式，同時(shí)對(duì)于神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓等組織細(xì)胞而言，在有氧環(huán)境下，它也是獲取部分能量的有效方式。

糖酵解步驟詳解

糖酵解過(guò)程起始于葡萄糖的分解，生成丙酮酸，并由10步酶催化反應(yīng)組成。以下是這些反應(yīng)的詳細(xì)步驟：

葡萄糖磷酸化：在己糖激酶的催化下，葡萄糖的C6位置被磷酸化，從而形成6-磷酸葡萄糖。這一反應(yīng)需要Mg2+離子作為輔助因子，并消耗一分子ATP，是不可逆反應(yīng)。

6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化：磷酸己糖異構(gòu)酶負(fù)責(zé)將6-磷酸葡萄糖異構(gòu)轉(zhuǎn)化為6-磷酸果糖，這是一個(gè)醛糖-酮糖的同分異構(gòu)化反應(yīng)，同時(shí)需要Mg2+離子參與，但該反應(yīng)是可逆的。

6-磷酸果糖磷酸化：磷酸果糖激酶進(jìn)一步催化6-磷酸果糖的磷酸化，生成1，6-二磷酸果糖，并消耗第二個(gè)ATP分子。

1，6-二磷酸果糖裂解：在醛縮酶的作用下，1，6-二磷酸果糖C3和C4之間的鍵斷裂，生成一分子3-磷酸甘油醛和一分子磷酸二羥丙酮。

3-磷酸甘油醛與磷酸二羥丙酮的轉(zhuǎn)換：為了進(jìn)行下一步反應(yīng)，磷酸二羥丙酮需要在丙糖磷酸異構(gòu)酶的催化下轉(zhuǎn)化為3-磷酸甘油醛。

3-磷酸甘油醛的氧化：在3-磷酸甘油醛脫氫酶的催化下，3-磷酸甘油醛與NAD+和H3P04發(fā)生氧化反應(yīng)，生成1，3-二磷酸甘油酸。這是酵解過(guò)程中唯一的氧化步驟。

1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸：磷酸甘油酸激酶將1，3-二磷酸甘油酸的高能磷酰基轉(zhuǎn)移給ADP，從而形成ATP和3-磷酸甘油酸。

甘油酸-3-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视退?2-磷酸：通過(guò)磷酸甘油酸變位酶的催化，甘油酸-3-磷酸分子中的C3磷酸基團(tuán)被轉(zhuǎn)移到C2上，生成甘油酸-2-磷酸，此過(guò)程需要Mg2+離子參與。

甘油酸-2-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/strong>：在烯醇化酶的作用下，甘油酸-2-磷酸經(jīng)歷脫水反應(yīng)，形成磷酸烯醇式丙酮酸，這是糖酵解途徑中產(chǎn)生的第二種高能磷酸化合物。
10）丙酮酸的生成：丙酮酸激酶負(fù)責(zé)催化磷酸烯醇式丙酮酸分子中的高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給ADP，從而生成ATP。這一反應(yīng)是糖酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化，涉及Mg2+和K+離子的參與，且為不可逆反應(yīng)，最終生成丙酮酸。

糖酵解產(chǎn)物丙酮酸的代謝途徑

經(jīng)過(guò)糖酵解過(guò)程，產(chǎn)生的丙酮酸在生物體內(nèi)會(huì)依據(jù)不同生物種屬及供氧條件，選擇不同的代謝路徑。例如，在無(wú)氧且肌肉強(qiáng)烈收縮的環(huán)境下，丙酮酸會(huì)被還原成乳酸；而在眾多微生物中，它則可能被分解為乙醇或乙酸等物質(zhì)。相反，在有氧條件下，丙酮酸會(huì)經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)，最終生成二氧化碳和水。

丙酮酸在生物體內(nèi)的進(jìn)一步代謝途徑因條件而異。在缺氧且肌肉強(qiáng)烈收縮時(shí)，丙酮酸會(huì)被還原成乳酸；而在有氧環(huán)境下，則會(huì)經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)生成二氧化碳和水。此外，丙酮酸的代謝還與腫瘤增殖密切相關(guān)。在正常細(xì)胞中，葡萄糖會(huì)維持平衡狀態(tài)，但在缺氧時(shí)，葡萄糖會(huì)轉(zhuǎn)化為丙酮酸，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?。?dāng)氧含量正常時(shí)，丙酮酸會(huì)進(jìn)入三羧酸（TCA）循環(huán)。然而，腫瘤細(xì)胞的一個(gè)顯著特點(diǎn)是，即使在氧含量充足的情況下，它們也會(huì)持續(xù)攝取葡萄糖并積累乳酸。這是由于腫瘤細(xì)胞主要依賴糖酵解來(lái)獲取能量，這種代謝方式被稱為Warburg效應(yīng)。

Warburg效應(yīng)標(biāo)志著腫瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖利用方式的轉(zhuǎn)變，由氧化磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒?。這種轉(zhuǎn)變被認(rèn)為是腫瘤的一大特征，并受到多種復(fù)雜因素的影響，包括腫瘤微環(huán)境的壓力和基因的改變等。腫瘤細(xì)胞糖酵解的增強(qiáng)主要?dú)w因于糖酵解關(guān)鍵酶的表達(dá)或活性增強(qiáng)。近年來(lái)，研究人員致力于通過(guò)抑制這些關(guān)鍵酶的活性來(lái)開發(fā)靶向治療腫瘤的方法。一些研究顯示，這種策略可以有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖甚至殺傷腫瘤細(xì)胞。因此，已糖激酶2（HK2）、磷酸果糖酶（PFK）、M2型丙酮酸激酶（PKM2）等糖酵解關(guān)鍵酶已成為腫瘤研究的重點(diǎn)對(duì)象。它們表達(dá)與活性的變化直接影響著腫瘤的糖酵解過(guò)程和增殖速度。

舉報(bào)/反饋

相關(guān)知識(shí)

糖酵解的過(guò)程
糖酵解的反應(yīng)過(guò)程
糖酵解過(guò)程
糖酵解反應(yīng)過(guò)程
糖酵解過(guò)程分哪幾個(gè)階段？糖酵解的終產(chǎn)物是什么。
酸奶發(fā)酵過(guò)程全解析
糖酵解與有氧呼吸的詳細(xì)過(guò)程探析
糖酵解的過(guò)程（11頁(yè)）
下列關(guān)于糖酵解過(guò)程的描述中，正確的是（）
糖酵解過(guò)程的兩個(gè)階段

網(wǎng)址: 深入解析生物體中的糖酵解過(guò)程 http://m.u1s5d6.cn/newsview1775353.html