总结糖代谢，包括详细描述无氧氧化（糖酵解）和有氧氧化途径的反应阶段和反应步骤。

糖代谢是生物体内葡萄糖分子分解产生能量的重要过程。主要包括无氧氧化（也称糖酵解），有氧氧化途径，具体还包括丙酮酸代谢和三羧酸循环（TCA循环，也称克雷布斯周期）。下面是详细的描述：

1. 无氧氧化（糖酵解）

无氧氧化反应可以在氧气供应不充足的情况下进行，是将葡萄糖分解为乳酸或乙醇的过程，主要发生在肌肉组织中，在剧烈运动时尤为重要。包括以下几个反应步骤：

• 第一阶段：准备阶段

  • 步骤1： 葡萄糖（C6H12O6）经己糖激酶的作用生成6-磷酸葡萄糖（G6P）。
  • 步骤2： 6-磷酸葡萄糖在磷酸异构酶催化下转变为6-磷酸果糖（F6P）。
  • 步骤3： 6-磷酸果糖经醛缩酶作用生成1,6-二磷酸果糖（F1,6BP）。

• 第二阶段：断裂和产能阶段

  • 步骤4： 1,6-二磷酸果糖分解为两个3-磷酸甘油醛（G3P），同时产生一个ATP分子。
  • 步骤5： 3-磷酸甘油醛被NAD+还原成1,3-二磷酸甘油酸（1,3BPG），并释放NADH。
  • 步骤6： 1,3-二磷酸甘油酸通过水合酶作用转化为3-磷酸甘油酸（G3P）。此步骤消耗一个无机磷酸分子合成1,3-二磷酸甘油酸。
  • 步骤7： 2-磷酸甘油酸通过脱水和再水合作用形成PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）。
  • 步骤8： PEP在丙酮酸激酶的催化下转化成丙酮酸，并产生一个高能磷酸键。
  • 步骤9： 丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原成乳酸。

在无氧条件下，糖酵解过程不涉及氧气。整个过程生成2个ATP分子和2个NADH分子（在酿酒酵母中转化为乙醇和二氧化碳）。

2. 有氧氧化途径

主要包括丙酮酸代谢和三羧酸循环。

• 丙酮酸代谢：

  • 丙酮酸在线粒体膜上的丙酮酸脱氢酶复合物的作用下转化为乙酰辅酶A（Acetyl-CoA），同时产生NADH和一个CO2分子。
  • 丙酮酸 + NAD+ → Acetyl-CoA + NADH + CO2

• 三羧酸循环（TCA循环/克雷布斯循环）：

  • 这个循环涉及一系列的酶促反应，将乙酰辅酶A转化为二氧化碳、NADH和FADH2，并产生一个GTP（或ATP）分子。
  • 步骤1： 乙酰辅酶A将两碳单位转移给草酰乙酸形成柠檬酸。
  • 步骤2： 柠檬酸经历几次异构化和水解后变成α-酮戊二酸。
  • 步骤3： α-酮戊二酸经过脱羧变成果酸，并生成一个NADH分子。
  • 步骤4： 水合果酸转化为琥珀酸，并产生一个FADH2分子。
  • 步骤5： 琥珀酸裂解成一个GTP和另一个CO2分子。
  • 步骤6： GTP转化为ADP和磷酸。
  • 步骤7： 随后，ADP与磷酸再生ATP（或者GTP）。
  • 步骤8：
  • ...循环重复以上步骤

TCA循环会重复进行，每循环一次会消耗一个乙酰辅酶A分子，产生三个NADH分子、一个FADH2分子和一个ATP/GTP。

葡萄糖在氧气充足的情况下可以产生约30-32个ATP分子（取决于细胞如何利用产生的NADH和FADH2）。其中的关键是有氧条件下的TCA循环和电子传递链，它们共同工作使大量的能量以ATP形式储存起来。