糖解作用(Glycolysis)

＊糖解總覽 ：首先要記簡稱（下方 ），再搭配圖記

資料來源：tripod

※簡稱       Glc-->G6P-->F6P-->F1,6BP-->DHAP-->G3P-->1,3BPG-->3PG-->2PG-->PEP-->Pyr

4. 反應步驟：

Step 1. G1C→G6P（Phosphorylation of α-D-glucose）

參見：維基百科-糖解作用

A. 六碳糖激酶（Hexokinase）：可將六碳糖磷酸化，而磷酸根的提供者是ATP。ATP含三個磷酸根。離五碳糖最近的磷酸根稱為α磷酸根，離五碳糖最遠的磷酸根稱為γ磷酸根提供磷酸根給六碳糖的是ATP的γ磷酸根

B. 葡萄糖激酶（Glucokinase）：將磷酸根接上葡萄糖的酵素除了Hexokinase外，還有Glucokinase，這兩個酵素都可以對葡萄糖進行磷酸化

資料來源：維基百科

六碳糖激酶是糖解作用的第一個酵素，其三級構造已解開，在它的結構中有一個凹槽用於與葡萄糖（受質）接合，當葡萄糖進入後其構型會改變進而將葡萄糖包覆→誘導配合（induced-fit）
參見：六碳糖激酶(hexokinase)與葡萄糖激酶(glucokinase)之比較

 　　　 

葡萄糖(glucose)　　　　　　　6-磷酸葡萄糖/G-6-P(glucose-6-phosphate)

Step 2. G6P→F6P（Isomerization of glucose-6-phosphate to fructose-6-phosphate）

參見：維基百科-糖解作用

A. 磷酸化葡萄糖異構酶（Phospho-gluco-isomerase）：催化六碳醛糖（G6P）轉變為六碳酮醣（F6P）。目的是為了進行下一個反應，讓六碳糖第一個碳上的氧可以接上磷酸根

B. 異構酶（Isomerase）：在醣類代謝中，負責醛醣跟酮醣的互換

C. 醛醣與酮糖之間的轉換，會經過一中間產物enediol，異構酶就是在催化此一反應

6-磷酸果糖/F-6-P(fructose-6-phosphate)

Step 3. F6P→F1,6BP（Phosphorylation of fructose-6-phosphate）

A. 磷酸化果糖基酶（phosphofructokinase,PFK）：

a. 結構：，PFK是一個四倍體（tetramer），在細菌與哺乳類是2種個兩個的單體所組成；而酵母菌則是四個一樣的單體

b. 異位效應(Allosteric effect)：PFK在葡萄糖代謝中以異位回饋效應（allosteric feedback effect）調控反應

*一般時候：在細胞內F2,6BP含量豐富
*特殊情況：血糖低時→升糖素增加→會分解F2,6BP→抑制糖解作用

1,6-雙磷酸果糖/FBP(1,6-bisphosphate fructose)

Step 4. F1,6BP→DHAP、G3P

（Cleavage of fructose-1,6-bisphosphate to two triose phosphates）

參見：維基百科-糖解作用

A. 醛縮酶（aldolase）：將F1,6BP分割成兩個三碳磷酸糖（磷酸化三碳酮糖、磷酸化甘油醛）

B. 在細胞中，因為三碳醛醣（G3P）一直在消耗（Step 6.），所以三碳酮醣較多，三碳醛醣較少，因此需要三碳酮醣（DHAP）轉化成醛糖來補充（Step 5.）

二羥丙酮磷酸(dihydroxyacetone phosphate, DAP)

甘油醛-3-磷酸/G-3-P(glyceraldehyde 3-phosphate)

Step 5. DHAP→G3P（Isomerization of triose phosphates）

A. triose phosphate isomerase：為一種異構酶，將磷酸化三碳酮糖（DHAP）異構化（isomerization）成磷酸化甘油醛（G3P）

B. 只會形成D-form的G3P

Step 6. G3P→1,3BPG

（Oxidation of the –CHO group of D-glyceraldehyde-3-phosphate）

參見：維基百科-糖解作用

A. G3P的醛基被氧化成羧基，氧化劑NAD+被還原成NADH

B. 詳細反應

a. 形成thiohemiacetal

去氫酶活化中心有一個重要胺基酸半胱胺酸（cysteine），側鍊含有SH基團，而S上有一對位共用電子對，會攻擊甘油醛（G3P）上帶部分正電的碳，把甘油醛接在酵素上

b. Thiohemiacetal被NAD+氧化

NAD+會去抓電子使與S接合的G3P碳的碳氧單鍵變雙鍵，然後G3P就成了一個酵素附著（enzyme-bound）的硫酯（thioester），而NAD+轉為NADH + H+
參見：NAD和NADP之活性分析

c. 硫酯轉成酐

此時這個化合物要與酵素分離，須藉由水溶液中的無機磷酸根來攻擊碳，使這化合物有兩個磷酸根，稱為1,3DPG（美式）或1,3BPG（英式）

※下圖為反應六的三階段綜合圖形：

A. 甘油醛（G3P）接在酵素上

B. G3P把所帶的電子給酵素中的NAD+，使NAD+還原成NADH

C. NADH再將電子給水溶液中的NAD+，用水溶液當媒介傳遞到粒線體進行電子傳遞

D. HPO42-攻擊產物部分帶正電的碳而得到1,3BPG，因為1,3BPG具有C=O和P=O，很多電子產生共振，使其上的磷酸根產生高能磷酸鍵

1,3-二磷酸甘油酸(1,3-biphosphoglycerate, BPG)

Step 7. 1,3BPG→3PG（Transfer of a phosphategroup from 1,3-bisphosphoglycerate to ADP）

參見：維基百科-糖解作用

A. 上個步驟產生的1,3DPG（=1,3BPG）的磷酸根為高能磷酸鍵（因為其電子會共振），因此可被磷酸化甘油酸基酶（Phosphoglycerate kinase）催化，將磷酸根移轉到ADP變成ATP，並產生產物3PG

B. 這反應是「受質階層磷酸化（substrate-level phosphorylation）」：

a. 一種直接透過酵素的作用，將高能磷酸鍵連結上ADP分子，使其磷酸化形成ATP的過程

b. 這是糖解作用第一次生成ATP，之前分解Glucose所投資的兩個ATP，因為兩個1,3BPG反應生成兩個3PG所產生的兩個ATP，損益打平

直線下來為一般細胞之糖解作用，紅血球(hemoglobin則多走2,3-BPG，故走2,3-BPG可以控制攜氧量)

1. 2,3BPG容易跟血紅蛋白形成非共價的吸引力，降低血紅蛋白對氧氣的親和力，氧氣因此較容易被組織利用

2. 2,3BPG和血紅蛋白結合力很強，但是並不穩定，很容易被磷酸化酶將磷酸根切掉，切掉後血紅蛋白就可以再跟氧結合

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate, 3PG)

Step 8. 3PG →2PG

（Isomerization of 3-phosphoglycerate to 2-phosphoglycerate）
參見：維基百科-糖解作用

利用磷酸甘油酸轉位酶（phosphoglycerate mutase）將3PG第三個氧的磷酸根移到第二個氧，使3PG變成2PG，預備Step 9.反應

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate, 2PG)

Step 9. 2PG→PEP（Dehydration of 2-phosphoglycerate）
參見：維基百科-糖解作用

2PG脫水：烯醇化酶（enolase）將第二個碳和第三個碳間的單鍵變雙鍵，使得第二個碳上的磷酸鍵的能階提高

兩分子磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvate, PEP)

Step 10. PEP→Pyr（Phosphate transfer to ADP）
參見：維基百科-糖解作用

A. 丙酮酸基酶（pyruvate kinase）將高能磷酸鍵切掉，磷酸基轉移，使ADP變成ATP，又完成了受質階層磷酸化，產生2ATP

B. 此反應的產物是丙酮酸，中有 C-C和 C=C ， 因此具有共振效應， 因此具有共振效應會有互變異構物 （tautomertautomer tautomer ），習慣上表示，習慣上表示丙酮酸的結構式是下
C. 總淨反應

資料來源：紐約州州立大學

整個糖解作用過程中，先消耗掉兩個ATP，後來會產生四個ATP，所以淨反應是產生2ATP

丙酮酸(pyruvate)
5. 參與糖解的酵素主要可以分成以下六類：

Ÿkinase：激酶，參與步驟1、3、7、10

Ÿisomerase：異構酶（同功酶），參與步驟2、5

Ÿaldolase：醛縮酶，參與步驟4

Ÿdehydrogenase：去氫酶，參與步驟6

Ÿmutase：轉位酶，參與步驟8

Ÿenolase：烯醇化酶，參與步驟9

6. ATP的產量

a. 基質磷酸化（substrate-level phosphorylation）可產生2個ATP

氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）可產生6個ATP

b. 將1,3-bisphosphoglycerate（1,3BPG）轉化成3-phosphoglycerate或是將Phophoenolpyruvate轉化成Pyruvate都會放出大量的ATP（phophoenolpyruvate=PEP為少數具有磷酸根且能量極高者）

＊補充：細胞內有需多化合物皆含磷酸根，其能階都不同，而ATP磷酸的能階正好處在中間，可負責磷酸的轉送工作
一、糖解作用的調節(Glycolysis regulation)

二、糖解作用抑制劑(Glycolysis inhibitor)
參見：醣類代謝(Carbohydrate metabolism)
　　　需要TPP的反應(TPP-dependent reactions)

▼有機物代謝(Organic matter metabolism) 顯示/隱藏(show/hide)