题目

急求丙酮酸的来源和去路,

提问时间：2021-01-01

答案

在细胞质中一分子葡萄糖经过糖酵解（底物水平磷酸化）过程产生2分子丙酮酸,不需要氧气,产生少量ATP.
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,只是分解为丙酮酸以后,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：葡萄糖+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+ ——>2丙酮酸+4ATP+2NADH+2H++2H2O
糖酵解可分为二个阶段,活化阶段和放能阶段.
准备阶段（preparatory phase)
（1）葡萄糖磷酸化(phosphorylation)
葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是较稳定的化合物,要使之放能就必须给与活化能来推动此反应,即必须先使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态,活化一个葡萄糖需要消耗1个ATP,一个ATP放出一个高能磷酸键,大约放出30.5kj自由能,大部分变为热量而散失,小部分使磷酸与葡萄糖结合生成葡萄糖-6-磷酸.催化酶为己糖激酶.
（2）葡萄糖-6-磷酸重排生成果糖-6-磷酸.催化酶为葡萄糖磷酸异构酶.
（3）生成果糖-1、6-二磷酸.催化酶为6-磷酸果糖激酶-1.1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化,经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子.
（4）果糖-1、6-二磷酸断裂成3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)和磷酸二羟丙酮,催化酶为醛缩酶.（5）磷酸二羟丙酮很快转变为3-磷酸甘油醛.催化酶为丙糖磷酸异构酶.
以上为第一阶段,1个6C的葡萄糖转化为2个3C化合物PGAL,消耗2个ATP用于葡萄糖的活化,如果以葡萄糖-1-磷酸形式进入糖酵解,仅消耗一个ATP.这一阶段没有发生氧化还原反应.
偿还阶段（payoff phase)
（6）3-磷酸甘油醛氧化生成1、3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate),释放出两个电子和一个H+,传递给电子受体NAD+,生成NADH+ H+,并且将能量转移到高能磷酸键中.催化酶为3-磷酸甘油醛脱氢酶.
（7）不稳定的1、3-二磷酸甘油酸失去高能磷酸键,生成3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate),能量转移到ATP中,一个1、3-二磷酸甘油酸生成一个ATP.催化酶为磷酸甘油酸激酶.此步骤中发生第一次底物水平磷酸化
（8）3-磷酸甘油酸重排生成2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate).催化酶为磷酸甘油酸变位酶.
（9）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸PEP(phospho-enol-pyruvate).催化酶为烯醇化酶.
（10）PEP将磷酸基团转移给ADP生成ATP,同时形成丙酮酸.催化酶为丙酮酸激酶.此步骤中发生第二次底物水平磷酸化.
以上为糖酵解第二个阶段.一分子的PGAL(phosphoglyceraldehyde)在酶的作用下生成一分子的丙酮酸.在此过程中,发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化,生成2分子的ATP.这样,一个葡萄糖分子在糖酵解的第二阶段共生成4个ATP和2个NADH+H+,产物为2个丙酮酸.在糖酵解的第一阶段,一个葡萄糖分子活化中要消耗2个ATP,因此在糖酵解过程中一个葡萄糖生成2分子的丙酮酸的同时,净得2分子ATP,2分子NADH,和2分子水.
而有氧条件下的糖的氧化分解,称为糖的有氧氧化,丙酮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.