结构生物化学/糖酵解和糖异生
糖酵解/糖异生是将葡萄糖转化为丙酮酸的一系列反应。糖酵解是十个反应的集合（其中一个反应是两种产物的互变异构），糖酵解发生在细胞质中。
- 一个葡萄糖分子将与1个ATP（三磷酸腺苷）进行基团转移反应——由己糖激酶催化——变成6-磷酸葡萄糖（Glu 6-P）并产生1个ADP（二磷酸腺苷）分子。
- Glu 6-P在酶磷酸葡萄糖异构酶的作用下，变成另一种异构体6-磷酸果糖（Fru 6-P）。
- 然后，Fru 6-P和ATP之间的基团转移反应，由酶6-磷酸果糖激酶-1（称为PFK-1）催化，产生1 1,6-二磷酸果糖（Fru 1,6-P）分子和另一个ADP分子。
- Fru 1,6-P（开环后），与酶醛缩酶结合后，产生两种新的分子，称为
- 3-磷酸甘油醛（GAP）
- 二羟丙酮磷酸（DHAP）
- 请注意，GAP可以与DHAP互相异构化，此反应由酶磷酸三糖异构酶催化。
- GAP不断地由DHAP的异构化补充，继续糖酵解的过程，与2 无机磷酸分子和2 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，氧化形式）分子反应，在酶磷酸甘油醛脱氢酶的氧化还原反应催化下，产生2 1,3-二磷酸甘油酸分子，2 质子，和2 NADH分子（NAD+的还原形式）。请注意，从这个阶段开始，反应是由前一产物的两个分子进行的，以产生两个新的分子。因此，在接下来的阶段中，假设“1,3-二磷酸甘油酸与某种化合物 A 反应”是指 2 个 1,3-二磷酸甘油酸分子与 2 个化合物 A 分子反应，产生 2 个新的分子。
- 接下来，1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的催化下，与ADP进行基团转移反应，产生3-磷酸甘油酸和ATP。
- 然后，3-磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶的催化下，变成2-磷酸甘油酸。
- 在酶烯醇化酶的催化下，2-磷酸甘油酸产生磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和水。
- 最后一步，PEP在磷酸烯醇式丙酮酸激酶的催化下，与ADP进行基团转移反应，产生丙酮酸和ATP。
总的来说，糖酵解消耗1 葡萄糖分子，2 ATP分子，和2NAD+，产生2 丙酮酸分子，4 ATP分子，和2 NADH分子。
因此，总的来说，1 Glu + 2 NAD+ → 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 ATP
糖酵解后，产物，根据O2的存在情况，将进行有氧反应（有O2）继续代谢途径进入柠檬酸循环（也称为克雷布斯循环），或进行无氧反应（没有O2）开始一个新的过程，称为发酵，产生乳酸（主要存在于人类肌肉细胞中）或乙醇和二氧化碳（CO2）（存在于酵母菌等微生物中）。
乳糖、蔗糖和麦芽糖是二糖，可以水解成单糖，然后进入糖酵解。乳糖酶、蔗糖酶和麦芽糖酶是在上皮细胞中可以分别水解二糖的酶。麦芽糖水解成两个β-D-吡喃葡萄糖分子。这些单糖可以很容易地进入糖酵解途径。
水解蔗糖产生α-D-吡喃葡萄糖和β-D-呋喃果糖。然而，β-D-呋喃果糖必须转化为某种形式才能进入糖酵解。这种转化是由己糖激酶催化形成β-D-呋喃果糖-6-磷酸，或者由果糖激酶催化形成β-D-呋喃果糖-1-磷酸。这两个磷酸化反应都消耗 ATP。
乳糖的组成单糖残基是β-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃半乳糖。β-D-吡喃葡萄糖可以直接进入糖酵解过程，但β-D-吡喃半乳糖需要转化为某种形式才能进入糖酵解途径。由于半乳糖是葡萄糖在 C-4 位置上的差向异构体，它可以在糖酵解过程中形成 6-磷酸葡萄糖（中间反应物）。[1]
大脑消耗大量的能量，神经元和星形胶质细胞是消耗氧气和葡萄糖的主要原因。大脑只占人体重量的 2%，但它消耗了人体 20% 以上的氧气和葡萄糖。
当一氧化氮抑制大鼠神经元的呼吸作用时，ATP 浓度迅速下降，线粒体跨膜电位也急剧下降，随后发生自发性凋亡或细胞死亡。星形胶质细胞对呼吸抑制的反应是通过糖酵解来增加代谢，并利用产生的 ATP 来维持线粒体跨膜电位。这是通过增加 PFK1 或 6-磷酸果糖-1-激酶的酶活性来实现的，与 cGMP 无关，其水平是正常神经元条件的两倍。星形胶质细胞中的 2,6-二磷酸果糖水平也升高，这也会变构激活 PFK1。然而，这种酶的水平在神经元细胞中并没有升高。电位的维持防止了细胞凋亡。
在呼吸抑制条件下，星形胶质细胞中这些酶水平升高的机制是 AMPK 或 5'-AMP 激活的蛋白激酶的快速磷酸化，以及 2,6-二磷酸果糖的积累。这表明当呼吸受到抑制时，会发生“危机”，导致一系列事件：5'-AMP 浓度升高，导致 AMPK 磷酸化，从而激活 2,6-二磷酸果糖磷酸酶。
然而，神经元由于缺乏 6-磷酸果糖-2-激酶和 2,6-二磷酸果糖磷酸酶，无法通过糖酵解活性的增加来阻止细胞死亡。相反，葡萄糖的代谢通过磷酸戊糖途径实现，该途径再生还原谷胱甘肽。[2]
1. Campbell, Neil A. (2005). 生物学. Pearson. ISBN 0-8053-7146-0. {{cite book}}: 检查 |isbn= 值：校验和 (帮助); 忽略了文本 "coauthors+ H.C. Van Ness, M.M. Abbott" (帮助)
2. Bolaños, J. SY. “糖酵解：生物能量还是生存途径？”《生物化学趋势》，第 35 卷，第 3 期，145-149，2009 年 12 月 18 日