糖酵解的最终产物和丙酮酸的命运

糖酵解是利用几种酶将葡萄糖(或糖原)分子转化为丙酮酸的分解代谢反应的序列。在此过程中，一个葡萄糖分子被催化生成两分子丙酮酸、两分子NADH和两分子ATP。它也被称为“Embden-Meyerhof-Parnas通路”或“EMP途径”。

它是发生在每个细胞细胞质中的细胞呼吸的第一个阶段。它发生在有氧和厌氧生物中。它是一个复杂的10步分解代谢反应，酶催化葡萄糖分子成两个3碳化合物;丙酮酸(丙酮酸)或乳酸(乳酸)。在有氧呼吸中，丙酮酸是最终产物，而乳酸是无氧呼吸的最终产物。它是缺乏线粒体的细胞中产生ATP的主要途径。

糖酵解的总体反应可以总结为:

葡萄糖+ 2 nad⁺+2ADP + 2Pi→2丙酮酸+ 2NADH + 2ATP + 2H₂O h + 2⁺

表的内容

糖酵解的产物

在糖酵解过程中，葡萄糖分子被酶降解，产生这两种物质2丙酮酸酯(有氧型)或2乳酸(厌氧型)为主要产物，2 ATP(三磷酸腺苷)分子,2 NADH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸),2水分子,2质子(H⁺）.

1.ATP(三磷酸腺苷)

生物系统中某些有机化合物的水解能至少为7千卡/摩尔。这些化合物被称为高能化合物。它包括焦磷酸盐、酰基磷酸盐、烯醇磷酸盐、硫酯和磷化氢。ATP是一种焦磷酸盐分子，为进行代谢过程提供能量，即维持细胞的生命。

ATP是一种复杂的有机高能化合物，为代谢过程提供能量。它被称为货币的分子单位细胞内能量转移或“细胞的能量货币”。它是供使用和储存的能源。

在糖酵解途径中，G-3-P被G-3-P脱氢酶氧化后，会加入一个高能量的磷酸基，在接下来的反应中，磷酸基转移到ADP上，产生ATP分子。

在另一个反应中，2-磷酸甘油酸脱水过程中释放的能量将低能的磷酸键转化为高能的磷酸键，并在下一个反应中转化为ADP，产生ATP分子。

在细胞呼吸过程中，多糖、脂肪和蛋白质等有机化合物的分解代谢会释放大量能量。释放的能量以细胞内ATP的形式耦合。能量储存在ATP的三磷酸基中。ATP水解为ADP(二磷酸腺苷)和Pi(无机磷酸盐)，释放7.3 kCal/mol能量。ADP进一步水解为AMP(腺苷一磷酸)和Pi，释放6.6 kCal/mol的能量。

化学公式C:₁₀H₁₆N₅O₁₃P_3.

摩尔质量: 507.18克/摩尔

溶解度:水溶性

ATP结构

它由腺嘌呤、核糖和三磷酸基组成。腺苷由9个氮原子与1个碳原子的核糖连接，而1个碳原子的核糖又由5个碳原子的糖连接到一个三磷酸基团上。

它通过提供能量在合成代谢反应中起主要作用。像主动运输、肌肉收缩、脉冲传递、DNA、RNA、蛋白质生物合成、细胞分裂等重要过程都需要ATP。它还通过作为激酶、细胞外信号传导和神经传递的底物在信号传递中发挥作用。

2.烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD) +氢(H)

它是辅酶NAD的还原形式⁺(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)。维生素B3(烟酸)是产生NAD的基础⁺和NADH。它被称为"烟酰胺腺嘌呤二核苷酸+氢"它也被称为"辅酶1”。它是一种必需的辅酶，促进许多细胞生化反应和能量的产生。

两个NAD分子⁺甘油醛- 3 -磷酸脱氢酶将甘油醛- 3 -磷酸氧化为1,3 -二磷酸甘油酸时，产生2nadh。

由此产生的NADH被用作电子传递链的底物。一个NADH分子产生2.5个ATP分子。

化学公式C:₂₁H₂₈N₇O₁₄P₂

分子质量: 664.4克/摩尔

溶解度:水溶性

NADH结构

它由两个核苷通过焦磷酸键连接而成。每个核苷包含一个核糖糖，在其第五个碳原子上有一个磷酸基。一个核苷中核糖的C1与腺嘌呤分子相连，而另一个核苷中核糖的C1与烟酰胺分子相连。

它通过在一些氧化还原反应中充当辅酶，在一些代谢反应中发挥重要作用。它在细胞呼吸过程(ETC)中充当电子供体。它是形成环ADP核糖、细菌DNA连接酶、sirtuins、NADPH和许多其他酶的底物。它还在细胞信号传递过程、细胞通信过程和神经传递中发挥重要作用。

3.丙酮酸(丙酮酸)

丙酮酸是丙酮酸的共轭碱，由丙酮酸分子的羧基去质子化形成。它是一个2-氧-一元羧酸阴离子。

它是糖酵解的最终产物。它是由磷酸基从磷酸烯醇式丙酮酸分子最终转移到ADP分子在酶的催化下产生的丙酮酸激酶”。在糖酵解过程中，一个葡萄糖分子产生两个丙酮酸分子。

化学公式:C_3.H_3.O_3.^{- - - - - -}

分子质量:87.05克/摩尔

溶解性:水溶性

丙酮酸结构

它是一个三碳分子，带有一个羧基和酮作为官能团。C1形成羧基。酮连在C2上，C3上有一个甲基。

它是碳源，转移到线粒体进行克雷布斯循环，并最终进入ETC产生ATP。它是糖异生的底物，也是几种非必需氨基酸生成的底物。

丙酮酸的命运

糖酵解从一个葡萄糖分子中产生两分子丙酮酸。这些丙酮酸可以进入不同的代谢反应，并通过不同的途径产生能量。根据它们进入的途径，丙酮酸可以转化为乙醇、乳酸、乙酰辅酶a或草酰乙酸．乙酰辅酶a而且草酰乙酸产生于有氧呼吸，而乙醇而且乳酸在无氧呼吸时产生。

A.有氧气的情况下

1.乙酰辅酶a的形成

丙酮酸不能进入TCA循环，因此在好氧条件下，丙酮酸被转化为替代化合物‘Acetyl Co-A’，然后进入TCA循环。丙酮酸脱氢酶复合物(E1、E2、E3)在5种辅酶的作用下在线粒体基质中转化为乙酰辅酶a;TPP(胸腺焦磷酸盐)，FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)，Lipoate, CoA-SH和NAD⁺．E1(丙酮酸脱氢酶)和TPP复合物导致丙酮酸脱羧，导致碳原子从丙酮酸中损失，形成CO₂．乙酰基通过TPP、E2(二氢脂酰转乙酰化酶)和Lipoate复合物转移到CoA- sh，形成“乙酰CoA”。E3(二氢脂基脱氢酶)转移H⁺从脂酸盐到FAD，后者将一个电子转移到NAD⁺生成NADH + H⁺．

2.草酰乙酸的形成

在好氧条件下，丙酮酸也可以转化为草酰乙酸，草酰乙酸也可以进入TCA循环产生能量。这种羧化反应是由“丙酮酸羧化酶”催化的。该反应依赖于生物素和Mg+2离子的存在。草酰乙酸的形成是补充TCA循环中间产物的一个非常重要的过程，是糖异生的开始。在反应中使用了一分子ATP。

B.在缺氧情况下

1.乙醇形成

乙醇发酵是在几种酵母和几种其他微生物中发生的另一个非常重要的过程。这是一个两步发酵反应，丙酮酸被还原为乙醇分子。

在第一步，丙酮酸被脱羧成乙醛的酶丙酮酸脱羧化酶”辅酶TPP和Mg的存在^{+ 2}离子。在第二步，乙醛被还原为乙醇通过"醇脱氢酶"的作用。一个一氧化碳分子₂在第一步被释放，一个NADH分子被氧化为NAD⁺在第二步进行发酵反应。

2.乳酸的形成

丙酮酸在无氧条件下被还原为乳酸，如骨骼肌在不断收缩和放松，脑细胞，视网膜，红细胞，微生物细胞等拉伸。

乳酸发酵反应由该酶催化“乳酸脱氢酶”。在这个过程中，NADH被氧化为NAD⁺，有利于丙酮酸还原为乳酸。

参考文献

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丙酮酸的命运(糖酵解途径最终产物的命运)(thebiologynotes.com)
丙酮酸的命运|生物化学
糖酵解-生物科学笔记