生物化学第19章 糖酵解

糖酵解与细胞呼吸的生物化学机制糖酵解和细胞呼吸是生物体内一系列重要的生化过程，它们密切相关且相互依赖。

本文将探讨糖酵解和细胞呼吸的生物化学机制，并分析它们在维持细胞功能和能量供应方面的重要性。

糖酵解是一种将葡萄糖分解为产生能量的过程。

这个过程发生在细胞质中，不需要氧气的参与，因此也被称为无氧糖酵解。

糖酵解的开始是通过磷酸化将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸，这一步骤需要消耗一定量的ATP。

接下来，葡萄糖-6-磷酸被进一步分解为丙酮酸和乳酸，同时产生两个分子的ATP。

整个过程中，葡萄糖的有机物分子被分解释放出能量用于细胞活动。

尽管糖酵解能够为细胞提供一定的能量，但其产生的ATP数量有限。

为了满足细胞的能量需求，细胞需要进行进一步的氧化代谢。

这就是细胞呼吸的过程。

细胞呼吸发生在细胞线粒体的内膜系统中，这是一个氧化还原反应的过程，可以将葡萄糖完全氧化为二氧化碳和水，并产生更多的ATP。

细胞呼吸主要包括三个阶段：糖酸循环、乳酸酸循环和呼吸链。

糖酸循环是将葡萄糖分解为丙酮酸的过程。

在这个过程中，丙酮酸被进一步氧化，释放出两个分子的ATP，并生成还原剂NADH和FADH2。

这些还原剂将在后续的呼吸链过程中参与。

乳酸酸循环是在无氧条件下进行的，其主要作用是将糖酸循环生成的NADH氧化还原成NAD+，以供糖酸循环继续进行。

呼吸链是细胞呼吸的核心过程，也是产生大量ATP的关键环节。

在内线粒体膜上存在着一系列细胞色素和细胞色素氧化酶复合物，它们通过接受NADH和FADH2的电子，使电子逐渐从高能量到低能量状态下游动，同时伴随着质子的跨膜运输。

通过呼吸链的电子传递和质子运输，产生了足够的能量用于合成大量的ATP。

细胞酵解和细胞呼吸的生物化学机制相互依赖且相互补充。

糖酵解产生的乳酸可以在有氧条件下通过乳酸发酵转化为ATP。

同样地，细胞呼吸所需要的NADH也可以通过乳酸发酵重新生成成NAD+以供呼吸链进行。

这种相互依赖的关系使细胞能够在不同条件下灵活地调节能量的合成，以应对不同生理状态下的需求。

第19章代谢总论1、分解代谢: 有机营养物, 不管是从环境获得的, 还是自身储存的, 通过一系列反应步骤变为较小的, 较简单的物质的过程称为分解代谢。

2、合成代谢: 又称生物合成, 是生物体利用小分子或大分子的结构原件建造成自身大分子的过程。

3、ATP储存自由能为生物体的一切生命活动提供能量。

满足以下四方面的需要: ①生物合成、②肌肉收缩、③营养物逆浓度梯度跨膜运送、④在DNA、RNA、蛋白质能生物合成中, 以特殊方式起递能作用。

4、能够直接提供自由能推动生物体多种化学反应的核苷酸类分子除ATP外, 还有GTP, UTP, CTP。

GTP对G蛋白的活化, 蛋白质的生物合成, 蛋白质的寻靶作用, 蛋白质的转运等等都作为推动力提供自由能。

5、FMN, 黄素腺嘌呤单核苷酸, FAD, 黄素腺嘌呤二核苷酸, 它们是另一类在传递电子和氢原子中起作用的载体。

FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子, 它们在氧化还原反应中, 特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。

6、辅酶A, 简写为CoA, 分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺。

在水解时释放出大量的自由能。

第20章遗传缺欠症缺乏尿黑酸氧化酶, 导致酪氨酸的代谢中间物尿黑酸不能氧化而随尿排出体外, 在空气中使尿变成黑色。

苯丙酮尿症, 是苯丙氨酸发生异常代谢的结果, 这是尿中出现苯丙氨酸。

但酪氨酸的代谢仍然正常。

通过以上两种不正常的代谢现象, 是苯丙氨酸的代谢途径得到了阐明。

第21章生物能学1、高能磷酸化合物的类型.碳氧键..氮磷键型-如胍基磷酸化合物。

1.磷酸肌酸。

2.磷酸精氨酸..硫酯键型-活性硫酸基.1.3’-腺苷磷酸5’-磷酰硫酸.2.酰基辅酶A..甲硫键型-活性甲硫氨.2、ATP水解释放的自由能收到许多因素的影响。

当ph升高时ATP释放的自由能明显升高。

还受到Mg2+等其他一些2价阳离子的复杂的影响。

3、ATP在磷酸基团转移中作为中间递体而起作用。

糖代谢知识要点(一)糖酵解途径:糖酵解途径中,葡萄糖在一系列酶得催化下,经10 步反应降解为2 分子丙酮酸,同时产生2 分子NADH+H+与2 分子ATP。

主要步骤为:(1)葡萄糖磷酸化形成二磷酸果糖;(2)二磷酸果糖分解成为磷酸甘油醛与磷酸二羟丙酮,二者可以互变;(3)磷酸甘油醛脱去2H 及磷酸变成丙酮酸,脱去得2H 被NAD+所接受,形成NADH+H+。

(二)丙酮酸得去路:(1)有氧条件下,丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A,同时产生1 分子NADH+H+。

乙酰辅酶A 进入三羧酸循环,最后氧化为CO2 与H2O。

(2)在厌氧条件下,可生成乳酸与乙醇。

同时NAD+得到再生,使酵解过程持续进行。

(三)三羧酸循环:在线粒体基质中,丙酮酸氧化脱羧生成得乙酰辅酶A,再与草酰乙酸缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环。

柠檬酸经脱水加水转变成异柠檬酸,异柠檬酸经连续两次脱羧与脱羧生成琥珀酰CoA;琥珀酰CoA 发生底物水平磷酸化产生1 分子GTP 与琥珀酸;琥珀酸再脱氢,加水及再脱氢作用依次变成延胡索酸,苹果酸及循环开始得草酰乙酸。

三羧酸循环每循环一次放出2 分子CO2,产生3 分子NADH+H+,与一分子FADH2。

(四)磷酸戊糖途径:在胞质中,在磷酸戊糖途径中磷酸葡萄糖经氧化阶段与非氧化阶段被氧化分解为CO2,同时产生NADPH + H+。

其主要过程就是G6P 脱氧生成6磷酸葡萄糖酸,再脱氢,脱羧生成核酮糖5磷酸。

6 分子核酮糖5磷酸经转酮反应与转醛反应生成5 分子6磷酸葡萄糖。

中间产物甘油醛3磷酸,果糖6磷酸与糖酵解相衔接;核糖5磷酸就是合成核酸得原料,4磷酸赤藓糖参与芳香族氨基酸得合成;NADPH+H+提供各种合成代谢所需要得还原力。

(五)糖异生作用:非糖物质如丙酮酸,草酰乙酸与乳酸等在一系列酶得作用下合成糖得过程,称为糖异生作用。

糖异生作用不就是糖酵解得逆反应,因为要克服糖酵解得三个不可逆反应,且反应过程就是在线粒体与细胞液中进行得。

第十九章代谢调空第一节代谢途径之间的联系一、代谢网络（一）糖、脂和蛋白质的关系：通过6－磷酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰辅酶A三个中间物相互联系。

脂类中的甘油、糖类和蛋白质之间可互相转化，脂肪酸在植物和微生物体内可通过乙醛酸循环由乙酰辅酶A合成琥珀酸，然后转变为糖类或蛋白质，而动物体内不存在乙醛酸循环，一般不能由乙酰辅酶A生成糖和蛋白质。

（二）核酸与代谢的关系：核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但核酸通过控制蛋白质的合成可影响细胞的组成成分和代谢类型。

许多核苷酸在代谢中起着重要作用，如ATP、辅酶等。

另一方面，核酸的代谢也受其他物质，特别是蛋白质的影响。

（三）各种物质在代谢中是彼此影响、相互转化和密切联系的。

三羧酸循环不仅是各种物质共同的代谢途径，而且是他们互相联系的渠道。

二、分解代谢与合成代谢的单向性虽然酶促反应是可逆的，但在生物体内，代谢过程是单向的。

一些关键部位的代谢是由不同的酶催化正反应和逆反应的。

这样可使两种反应都处于热力学的有利状态。

一般a酮酸脱羧的反应、激酶催化的反应、羧化反应等都是不可逆的。

这些反应常受到严密调控，成为关键步骤。

三、能量的代谢（一）ATP是通用的能量载体（二）NADPH以还原力的形式携带能量（三）ATP、还原力和构造单元用于生物合成第二节酶活性的调节一、前馈和反馈（一）前馈即底物对反应速度的影响，有正负作用。

一般起促进作用，有时为避免代谢途径过分拥挤，当底物过量时有负前馈。

此时过量底物可转向其他途径。

如高浓度的乙酰辅酶A是其羧化酶的变构抑制剂，可避免丙二酸单酰辅酶A合成过多。

（二）反馈一般起抑制作用，包括变构调节；也有反馈激活，如磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的调节：其产物草酰乙酸是合成天冬氨酸和嘧啶核苷酸的前体，嘧啶核苷酸的反馈抑制使天冬氨酸积累，从而减少草酰乙酸的合成。

而草酰乙酸对三羧酸循环是必须的，为维持三羧酸循环，产生了三种正调节：嘧啶核苷酸和乙酰辅酶A的反馈激活和二磷酸果糖的前馈激活。

糖酵解和染料
糖酵解是一种生物化学过程，广泛存在于生物体内，主要负责将葡萄糖分解为可供生物体利用的能量。

在这个过程中，染料起着至关重要的作用。

本文将详细介绍糖酵解过程以及染料在其中所扮演的角色。

首先，让我们了解一下糖酵解的基本过程。

糖酵解是指在无氧条件下，葡萄糖通过一系列酶促反应分解为两个三碳糖酸分子，同时释放能量。

这个过程发生在细胞的质膜内，主要包括两个阶段：预备阶段和能量释放阶段。

预备阶段主要包括两个步骤：葡萄糖分解为果糖-6-磷酸（F6P）和果糖-1,6-双磷酸（F1,6BP）°在这个过程中，染料的作用在于识别和结合糖分子，使酶能够更容易地催化反应。

此外，染料还可以通过改变反应环境的PH值和温度，提高糖酵解反应的速率。

接下来是能量释放阶段，这个过程更为复杂，包括多个步骤。

在这个过程中，染料同样发挥着关键作用。

染料可以与酶结合，降低酶的活化能，从而加速反应速度。

此外，染料还可以通过调节酶的构象，使酶更容易与底物结合，提高反应效率。

那么，染料在糖酵解过程中有哪些具体应用呢？首先，染料可以作为生物传感器，实时监测糖酵解反应的进行。

当糖酵解反应达到特定程度时，染料会发生颜色变化，从而便于研究人员观察和检测。

此外，染料还可以作为催化剂，直接参与糖酵解反应，提高反应速率。

总之，染料在糖酵解过程中具有重要作用。

它们可以提高酶的活性和反应速率，有助于生物体更快地获得能量。

同时，染料还可以作为生物传
感器，实时监测反应进程。

在未来，随着对糖酵解研究的深入，染料在生物技术和医学领域的应用将更加广泛。

糖酵解的四个步骤糖酵解就像是一场奇妙的生物化学之旅，里面包含着四个独特的步骤，就像一场精心编排的舞蹈。

这第一个步骤啊，就像是打开了一扇神秘的大门。

葡萄糖这个主角登场啦，它就像一个怀揣着宝藏的小信使。

在细胞这个大舞台里，葡萄糖要经过磷酸化这一过程。

这就好比给这个小信使穿上了一件特殊的“防护服”，让它变成了葡萄糖 - 6 - 磷酸。

这一变化可不得了，就像给这个小信使注入了新的能量，让它能够在接下来的旅程中勇往直前。

这个过程啊，是由己糖激酶来催化的。

己糖激酶就像是一个技艺高超的魔法师，轻轻一挥魔法棒，葡萄糖就发生了奇妙的转变。

您说这神奇不神奇？再看这第二个步骤，葡萄糖 - 6 - 磷酸又要经历一次变身啦。

它在磷酸己糖异构酶的作用下，就像变魔术一样，变成了果糖 - 6 - 磷酸。

这就好比是一个小木偶在工匠的巧手下，换了一个新的造型。

这个过程虽然看似简单，但是却有着非常重要的意义。

这就像是在搭建一座高楼大厦的时候，一块砖的位置改变可能就会影响到整座大楼的结构。

果糖 - 6 - 磷酸这个新形态，为后面的反应做好了准备，就像一个运动员在比赛前做好热身一样，随时准备冲向胜利的终点。

第三步可就更有趣了。

果糖 - 6 - 磷酸再次接受磷酸化，在磷酸果糖激酶 - 1这个“催化剂大师”的帮助下，变成了果糖 - 1，6 - 二磷酸。

这就像一个小种子在合适的环境下，吸收了足够的养分，开始茁壮成长。

这个步骤可是整个糖酵解过程中的限速步骤呢，就像一场马拉松比赛中的关键赛段。

如果这个步骤出了问题，整个糖酵解的速度就会受到影响，就像一列火车的车头出了故障，后面的车厢就很难顺利前行了。

这个时候，果糖 - 1，6 - 二磷酸就像是一个充满活力的小引擎，准备带着整个糖酵解的进程加速向前。

到了这最后的第四步啊，果糖 - 1，6 - 二磷酸就像被一把神奇的剪刀剪开一样，在醛缩酶的作用下，分裂成了两个部分，甘油醛 - 3 - 磷酸和磷酸二羟丙酮。