糖酵解

发生的部位

糖酵解发生在细胞质中，而不是在线粒体内。它是呼吸作用的第一阶段，无论是否有氧气，每个活细胞中都会进行。

由于不需要膜结构细胞器，糖酵解可以在完全没有线粒体的细胞中进行，例如成熟的红细胞和细菌，也可以在氧气供应暂时中断的细胞中进行，例如短跑时的肌纤维。催化它的酶溶解在细胞质中，所以反应在整个细胞内进行，而不是在某个固定的位置。

输入与输出

• 输入：一分子葡萄糖（六碳糖），从血液中吸收，或由储存的糖原或淀粉释放。
• 输入：两分子 ATP，在起始阶段用于活化葡萄糖分子。
• 输入：催化各步骤的细胞质酶，以及氢载体 NAD。
• 输出：两分子丙酮酸（每个含三个碳原子）。
• 输出：共产生四分子 ATP，扣除起始时用掉的两分子后，每分子葡萄糖净得两分子 ATP。
• 输出：两分子还原型 NAD，携带从葡萄糖上脱下的氢，供有氧呼吸的后续阶段使用，或用于无氧呼吸中 NAD 的再生步骤。

步骤

1. 含有六个碳原子的葡萄糖分子进入细胞质。
2. 消耗两分子 ATP 给葡萄糖加上磷酸基团，使其更具反应活性；这是活化步骤。
3. 酶经过一系列步骤把活化后的葡萄糖分子分解。
4. 六碳分子被分裂为两个三碳分子。
5. 每个三碳分子脱下的氢由氢载体 NAD 接收，形成还原型 NAD。
6. 三碳分子被转化为两分子丙酮酸，此过程中生成四分子 ATP。
7. 最终结果是每分解一分子葡萄糖，净得两分子丙酮酸、两分子 ATP 和两分子还原型 NAD。

为何重要及如何调控

糖酵解是有氧呼吸和无氧呼吸共同的起点，因此无论是否有氧气都会发生。丙酮酸接下来的去向取决于是否有氧：有氧时，它进入线粒体进行有氧呼吸；无氧时，它在肌肉细胞中转化为乳酸，或在酵母菌中转化为乙醇和二氧化碳。

糖酵解的速率由细胞对 ATP 的需求调控。当 ATP 充足时，它会减慢途径中一种早期酶的活性，避免浪费葡萄糖。

当 ATP 被迅速消耗时，例如在收缩的肌肉中，这些酶会加速，葡萄糖分解得更快。这是一种反馈调控，与你在酶一章中学到的产物浓度调控酶活性的原理相同。

这条途径也解释了为何无氧呼吸的效率低得多。没有氧气时，糖酵解产生的还原型 NAD 无法把氢交给线粒体，细胞只好把丙酮酸转化为乳酸或乙醇，目的仅是释放 NAD 让糖酵解得以继续。

细胞获得的 ATP 仅有糖酵解本身产生的两分子。

如何考查

题目可能要求说出糖酵解发生的部位，解释它为何不需要氧气，指出糖酵解是有氧呼吸与无氧呼吸共同的第一阶段，或比较糖酵解较少的 ATP 产量与其后有氧阶段大得多的产量。

流程图题给出一个部分完成的呼吸作用方案，要求填入葡萄糖、丙酮酸、每个阶段的部位以及各条件下的产物。比较题要求列出有氧呼吸与无氧呼吸的对照表；糖酵解是两栏中完全相同的那一行。

关于呼吸作用的论述题要求你先说出糖酵解是第一阶段、发生在细胞质、列出其产物，然后再转到线粒体内的阶段。

常见误解

考试风格例题

题目。 一份酵母菌样本被放入已抽去空气的密封锥形瓶内的葡萄糖溶液中。

第二份样本被放入通有空气的开口锥形瓶内的葡萄糖溶液中。三十分钟后测量每个瓶中细胞的 ATP 含量。

开口瓶中的细胞含有多得多的 ATP。(a) 说出两个瓶中细胞都进行了的呼吸作用阶段。

(b) 说明该阶段在细胞中发生的部位，并说出其产物。(c) 解释为何开口瓶中的细胞含有更多 ATP。

参考答案。 (a) 糖酵解。

(b) 它发生在细胞质中。一分子葡萄糖被分解为两分子丙酮酸，净得两分子 ATP 和还原型 NAD。

(c) 开口瓶中有氧气，因此丙酮酸进入线粒体，通过有氧呼吸被彻底分解为二氧化碳和水，释放大量 ATP。密封瓶中没有氧气，丙酮酸通过无氧呼吸转化为乙醇和二氧化碳，这一步不再产生 ATP。

细胞得到的 ATP 只有糖酵解产生的两分子，因此 ATP 含量低得多。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题