糖酵解

糖酵解是将葡萄糖C6H12O6转化为丙酮酸CH3COCOOH的代谢途径。该过程中释放的自由能用于形成高能分子三磷酸腺苷(ATP)和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。糖酵解是由酶催化的十个反应的序列。

糖酵解是一种不需要氧气的代谢途径。糖酵解在其他物种中的广泛发生表明它是一种古老的代谢途径。事实上，构成糖酵解及其平行途径的反应，磷酸戊糖途径，发生在太古代海洋的无氧条件下，也在没有酶的情况下，由金属催化。

在大多数生物体中，糖酵解发生在细胞的液体部分，即胞质溶胶中。最常见的糖酵解类型是Embden-Meyerhof-Parnas(EMP)途径，由GustavEmbden、OttoMeyerhof和JakubKarolParnas发现。糖酵解也指其他途径，例如Entner-Doudoroff途径和各种异源发酵和同型发酵途径。然而，这里的讨论将仅限于Embden-Meyerhof-Parnas路径。

今天已知的糖酵解途径需要近100年的时间才能完全阐明。需要许多较小实验的综合结果才能从整体上理解该途径。

了解糖酵解的xxx步始于19世纪的葡萄酒工业。出于经济原因，法国葡萄酒业试图调查为什么葡萄酒有时会变得令人讨厌，而不是发酵成酒精。法国科学家路易斯巴斯德在1850年代研究了这个问题，他的实验结果开始了阐明糖酵解途径的漫长道路。他的实验表明，发酵是通过活微生物、酵母的作用发生的，与厌氧条件（巴斯德效应）相比，酵母在有氧条件下的葡萄糖消耗会降低。

爱德华·布赫纳。发现无细胞发酵。

1890年代EduardBuchner的非细胞发酵实验提供了对糖酵解组成步骤的深入了解。Buchner证明，由于提取物中酶的作用，使用非活性酵母提取物可以将葡萄糖转化为乙醇。这个实验不仅彻底改变了生物化学，而且还允许后来的科学家在更受控的实验室环境中分析这一途径。在一系列实验(1905-1911)中，科学家ArthurHarden和WilliamYoung发现了更多的糖酵解片段。他们发现了ATP对酒精发酵过程中葡萄糖消耗的调节作用。他们还阐明了一种化合物作为糖酵解中间体的作用：果糖1,6-二磷酸。

当酵母汁与葡萄糖一起孵育时，通过测量CO2水平来完成对果糖1,6-二磷酸的阐明。CO2产量迅速增加然后放缓。Harden和Young指出，如果将无机磷酸盐(Pi)添加到混合物中，该过程将重新开始。Harden和Young推断该过程产生了有机磷酸酯，进一步的实验使他们能够提取果糖二磷酸(F-1,6-DP)。

ArthurHarden和WilliamYoung以及NickSheppard在第二个实验中确定，热敏感的高分子量亚细胞部分（酶）和热不敏感的低分子量细胞质部分（ADP、ATP和NAD）+和其他辅因子）一起进行发酵。该实验首先观察到透析（纯化）酵母汁不能发酵，甚至不能产生磷酸糖。通过添加煮沸的未透析酵母提取物来挽救该混合物。煮沸酵母提取物会使所有蛋白质失去活性（因为它会使它们变性）。煮沸提取物加透析汁完成发酵的能力表明辅助因子在特性上是非蛋白质的。

奥托·迈耶霍夫。参与完成糖酵解谜题的主要科学家之一

在1920年代，OttoMeyerhof能够将Buchner、Harden和Young发现的许多单独的糖酵解片段中的一些联系在一起。Meyerhof和他的团队能够从肌肉组织中提取不同的糖酵解酶，并将它们结合起来，人为地创造了从糖原到乳酸的途径。

在一篇论文中，Meyerhof和科学家RenateJunowicz-Kockolaty研究了将1,6-二磷酸果糖分解为两种磷酸丙糖的反应。以前的工作提出，分裂是通过1,3-二磷酸甘油醛加上氧化酶和舒适酶发生的。Meyerhoff和Junowicz发现异构酶和醛糖反应的平衡常数不受无机磷酸盐或任何其他舒适酶或氧化酶的影响。他们进一步去除了可能作为糖酵解中间体的二磷酸甘油醛。

由于所有这些片段在1930年代都可用，GustavEmbden提出了我们现在称为糖酵解的那个途径的详细、分步概述。确定该途径复杂性的xxx困难是由于快速糖酵解反应中间体的寿命非常短和稳态浓度低。到1940年代，迈耶霍夫、恩姆登等众多生物化学家终于完成了糖酵解之谜。在随后的几十年中，对分离途径的理解得到了扩展，包括其调节和与其他代谢途径整合的更多细节。

响应胰岛素信号，细胞摄取葡萄糖，随后葡萄糖通过糖酵解分解，从而降低血糖水平。然而，糖尿病中的低胰岛素水平会导致高血糖症，即血液中的葡萄糖水平升高，细胞不能正确吸收葡萄糖。肝细胞通过糖异生进一步促进这种高血糖症。肝细胞中的糖酵解控制肝脏葡萄糖的产生，当肝脏过度产生葡萄糖而没有被身体分解时，就会导致高血糖症。

由于代谢途径的重要性，糖酵解突变通常很少见，这意味着大多数发生的突变会导致细胞无法呼吸，从而导致细胞在早期死亡。然而，我们看到了一些突变，其中一个值得注意的例子是丙酮酸激酶缺乏症，导致慢性溶血性贫血。

恶性肿瘤细胞以比其非癌组织对应物快十倍的速度进行糖酵解。在它们的发生过程中，有限的毛细血管支持通常会导致肿瘤细胞内缺氧（O2供应减少）。因此，这些细胞依赖于厌氧代谢过程，例如ATP（三磷酸腺苷）的糖酵解。一些肿瘤细胞过度表达特定的糖酵解酶，导致更高的糖酵解速率。通常，这些酶是传统糖酵解酶的同工酶，它们对传统反馈抑制的敏感性各不相同。糖酵解活性的增加最终通过从这种厌氧途径产生足够的ATP来抵消缺氧的影响。1930年，OttoWarburg首次描述了这种现象，并将其称为Warburg效应。的沃伯格假说声称癌症是由功能失调在线粒体代谢主要引起的，而不是因为细胞的不受控制的生长的。已经提出了许多理论来解释瓦尔堡效应。一个这样的理论表明，糖酵解增加是身体的正常保护过程，恶性变化可能主要由能量代谢引起。

这种高糖酵解率具有重要的医学应用，因为恶性肿瘤的高有氧糖酵解在临床上通过2-18F-2-脱氧葡萄糖(FDG)（一种放射性修饰的己糖激酶底物）的成像摄取来诊断和监测癌症的治疗反应。正电子发射断层扫描(PET)。

正在进行的研究通过减少糖酵解来影响线粒体代谢和治疗癌症，从而以各种新方式（包括生酮饮食）使癌细胞挨饿。