葡萄糖酵解过程计有11个步骤,结合图2-15择要叙述如下:
(1)酵解的第一步是葡萄糖的酯化,即葡萄糖在酶和ATP存在下转变为葡萄糖-6-磷酸酯。
(2)葡萄糖-6-磷酸酯受到酶的作用而转变成果糖-6-磷酸酯
果糖-6-磷酸酯在ATP存在时,受酶的作用而形成果糖-1,6-二磷酸酯。
(3)果糖-1,6-二磷酸酯经酶的催化作用而分裂成2个丙糖,即二羟丙酮磷酸酯及3-磷酸甘油醛。后二者互为异构体,且能相互转化。所以,为后续反应所需而逐渐消耗的3-磷甘油醛,可通过异构体转换反应不断得到补充。
(4)3-磷酸甘油醛又通过一系列的酶促反应最终生成丙酮酸。
葡萄糖酵解反应全过程可用下列方程概括:
C6H12O6→2CH3COCOOH 4H
过程中所放出的净能量用于氧化磷酸化反应以合成ATP。
细胞中氧气充足条件下,丙酮酸可进一步氧化脱去羧基生成乙醛和CO2
乙醛和辅酶A反应生成乙酰辅酶A,是以下三羧酸循环的引发物
2)三羧酸循环
又名柠檬酸循环。因为首先由德国学者KrebsH·A阐明,所以也可称为克雷布斯循环。现结合图2-16,对三羧酸循环简述如下:
由葡萄糖酵解产生的丙酮酸,一方面可生成乙酰辅酶A,另一方面也可能和CO2作用产生草酰乙酸。乙酰辅酶A极为活泼,可与草酰乙酸缩合为柠檬酸,同时再生出辅酶A。图2-16中,从柠檬酸出发,经历许多种中间产物,完成循环后的最终产物又是草酰乙酸。
根据图示过程,我们可以了解:①丙酮酸、柠檬酸和草酰乙酸可在代谢程序上互相衔接,成为一种循环机构,这种循环即为三羧酸循环;②从丙酮酸开始,以草酰乙酸为终结,整个循环中放出3个分子CO2,作为有氧呼吸的废弃物;③在整个过程中脱出的氢原子被NAD和FAD所接收,由此形成NADH、FADH2和H ;转入呼吸链去参加还原O2的反应;④在整个循环中所释出的能量,用于将ADP分子磷酸化为ATP分子。
3)呼吸作用中的氧化还原反应
如图2-17所示,氧化还原反应包括质子和电子迁移以及氧化磷酸化反应,由此构成了一个呼吸链。
有氧氧化时,有机物往往不直接将氢原子交给分子氧,而是通过一系列载氢体来传递。这些载氢体先后是NAD、FAD、CoQ(辅酶Q)。由CoQH2释出H ,同时又将电子传递给细胞色素,使电子再沿细胞色素循环往下传递。最后,质子、电子和氧分子汇合生成水分子,从而完成氧化反应。
2.4.2.4厌氧呼吸
大多数动植物和微生物在有氧条件下进行好氧呼吸。但在欠氧或无氧条件下,这些生也能适应环境条件,相应地进行厌氧呼吸,例如人在激烈运动时的呼吸,根部入水的水稻兼氧微生物所进行的呼吸即是。此外,厌氧性微生物本来就需要在无氧条件下才能生活。