文档介绍：糖酵解的研究与启示
生命科学学院生物科学1班杨扬 1231250018
摘要:糖酵解作为生物体普遍存在的糖代谢过程,在一般生理情况下,大多数组织有足够的氧以供有氧氧化之需,很少进行糖酵解。但在某些情况下,糖酵解有特殊的生理意义,如剧烈运动时,肌肉处于相对缺氧状态,必须通过糖酵解过程,以补充所需的能量。在某些病理情况下,如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肿瘤组织等,组织细胞也需通过糖酵解来获取能量。而在厌氧菌中,糖酵解则为主要产能方式。本文主要对糖酵解过程以及相关研究方向进行了论述。
关键词:糖酵解;糖酵解途径;生理学意义;微体研究;医学作用
糖酵解研究简史
糖酵解过程的阐明最早源于对发酵作用的研究。人类很早就利用发酵酿酒、制面包。1897年,德国生化学家 ,极大地促进了生物体内糖代谢的研究。酿酶发现后的几年之内,就揭示了糖酵解是动植物和微生物体内普遍存在的过程。。,、,从每一个具体的化学变化及其所需用的酶、辅酶以及化学能的传递等各方面进行探讨,于1935年终于阐明了从葡萄糖(6碳)转变其中乳酸(3碳)或酒精(2碳)经历的12个中间步骤,并且阐明在这过程中有几种酶、辅酶和ATP等参加反应。
糖酵解
糖酵解定义
糖酵解,是将葡萄糖呢降解为***酸并伴随着ATP生成的一系列反应,是生物体内普遍存在的葡萄糖降解途径,简称EMP途径。
糖酵解过程
糖酵解是指在氧气不足条件下,葡萄糖或糖原分解为***酸或乳酸的过程,此过程中伴有少量ATP的生成。这一过程是在细胞质中进行,不需要氧气,每一反应步骤基本都由特异的酶催化。在缺氧条件下***酸则可在乳酸脱氢酶的催化下,接受磷酸丙糖脱下的氢,被还原为乳酸。
而有氧条件下的糖的氧化分解,称为糖的有氧氧化,***酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环,生成CO2和H2O。
糖的有氧氧化和糖酵解在开始阶段的许多步骤是完全一样的,只是分解为***酸以后,由于供氧条件不同才有所分歧。
糖酵解总共包括10个连续步骤,均由对应的酶催化。
总反应为:C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 → 2 NADH + 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+
第一阶段(准备阶段)
①葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose)
进入细胞内的葡萄糖首先在第6位碳上被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose 6 phophate,G-6-P),磷酸根由ATP供给,这一过程不仅活化了葡萄糖,有利于它进一步参与合成与分解代谢,(hexokinase,HK).己糖激酶催化的反应不可逆,反应需要消耗能量ATP,Mg2+是反应的激活剂,它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖进行不可逆的磷酸化反应,生成相应的6-磷酸酯,6-磷酸葡萄糖是HK的反馈抑制物,此酶是糖氧化反应过程的限速酶(rate limiting enzyme)或称关键酶(key enzyme)它有同工酶IIV型,I、II、III型主要存在于肝外组织,其对葡萄糖Km值为10-5~10-6M[3]。
  IV型主要存在于肝脏,特称葡萄糖激酶(glucokinase,GK),对葡萄糖的Km值1~10-2M,正常血糖浓度为5mmol/L,当血糖浓度升高时,GK活性增加,葡萄糖和胰岛素能诱导肝脏合成GK,GK能催化葡萄糖、甘露糖生成其6-磷酸酯,6-磷酸葡萄糖对此酶无抑制作用。
葡萄糖磷酸化反应式 21
② 6-磷酸葡萄糖的异构反应(isomerization of glucose-6-phosphate)
这是由磷酸己糖异构酶(phosphohexose isomerase)催化6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)转变为6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)的过程,此反应是可逆的。
葡萄糖磷酸化反应式 22
③ 6-磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose-6-phosphate)
此反应是6磷酸果糖第一位上的C进一步磷酸化生成1,6-二磷酸果糖,磷酸根由ATP供给,催化此反应的酶是磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1)。这是糖酵解的第二个活化反应,是不可逆反应,为糖酵解中,第二个重要的控制点。
在细胞内磷酸果糖激酶反应为不可逆的,而磷酸果糖激酶,与果糖激酶一样,属于一种调节性酶,且为肌肉糖