糖酵解和柠檬酸循环

糖酵解和柠檬酸循环是核心的分解代谢途径，它们氧化葡萄糖衍生的碳，以ATP和还原型电子载体的形式捕获能量。

Definition

糖酵解是细胞质中的途径，将一个葡萄糖转化为两个丙酮酸，并净产生ATP和NADH；柠檬酸循环是线粒体中的途径，将乙酰辅酶A的乙酰基氧化为二氧化碳，生成NADH、FADH2和GTP。

Scope

本主题涵盖了从葡萄糖到丙酮酸的糖酵解的十个反应，丙酮酸氧化脱羧为乙酰辅酶A，以及柠檬酸循环的八个反应，包括它们的净能量产出、关键调控步骤，以及它们作为产能量和生物合成前体供应途径的作用。

Core questions

• 糖酵解的能量投入阶段和能量产出阶段是什么？
• 丙酮酸如何与柠檬酸循环连接？
• 柠檬酸循环一圈的净产物是什么？
• 哪些步骤受到调控以及为什么？

Key theories

柠檬酸循环

Krebs推导出一系列循环反应，这些反应在氧化乙酰基单位的同时再生草酰乙酸，解释了细胞如何完全氧化碳燃料并还原电子载体以进行下游ATP合成。

Mechanisms

在糖酵解中，葡萄糖被磷酸化并分裂成两个三碳单位，这些单位被氧化和去磷酸化为丙酮酸，通过底物水平磷酸化净产生两个ATP和两个NADH。丙酮酸脱氢酶将丙酮酸转化为乙酰辅酶A。在柠檬酸循环中，乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合；连续的氧化和脱羧释放出两个二氧化碳分子，每循环产生三个NADH、一个FADH2和一个GTP，同时再生草酰乙酸。

Clinical relevance

这些途径是化学和代谢工程中研究的代谢反应网络的典型例子；它们的中间产物也为生物合成提供原料。本处理方式为描述性而非指导性。

History

糖酵解由Embden、Meyerhof和Parnas于1930年代阐明，该途径有时也以他们的名字命名；Krebs于1937年发表了柠檬酸循环，完善了燃料如何被氧化成二氧化碳并以还原型辅因子形式保存能量的图景。

Key figures

• Hans Krebs
• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Jakub Karol Parnas

Seminal works

• krebs1937
• nelson2021

Frequently asked questions

糖酵解需要氧气吗？

不需要；糖酵解本身是厌氧的，在没有氧气的情况下产生丙酮酸、ATP和NADH，尽管丙酮酸的去向和NADH的再氧化取决于是否有氧气可用。

为什么柠檬酸循环被称为循环？

因为它的最后一个反应再生了起始分子草酰乙酸，使得该途径能够接受另一个乙酰基并持续运行。