結構生物化學/糖酵解和糖異生
糖酵解/糖異生是將葡萄糖轉化為丙酮酸的一系列反應。糖酵解是十個反應的集合（其中一個反應是兩種產物的互變異構），糖酵解發生在細胞質中。
- 一個葡萄糖分子將與1個ATP（三磷酸腺苷）進行基團轉移反應——由己糖激酶催化——變成6-磷酸葡萄糖（Glu 6-P）併產生1個ADP（二磷酸腺苷）分子。
- Glu 6-P在酶磷酸葡萄糖異構酶的作用下，變成另一種異構體6-磷酸果糖（Fru 6-P）。
- 然後，Fru 6-P和ATP之間的基團轉移反應，由酶6-磷酸果糖激酶-1（稱為PFK-1）催化，產生1 1,6-二磷酸果糖（Fru 1,6-P）分子和另一個ADP分子。
- Fru 1,6-P（開環後），與酶醛縮酶結合後，產生兩種新的分子，稱為
- 3-磷酸甘油醛（GAP）
- 二羥丙酮磷酸（DHAP）
- 請注意，GAP可以與DHAP互相異構化，此反應由酶磷酸三糖異構酶催化。
- GAP不斷地由DHAP的異構化補充，繼續糖酵解的過程，與2 無機磷酸分子和2 煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，氧化形式）分子反應，在酶磷酸甘油醛脫氫酶的氧化還原反應催化下，產生2 1,3-二磷酸甘油酸分子，2 質子，和2 NADH分子（NAD+的還原形式）。請注意，從這個階段開始，反應是由前一產物的兩個分子進行的，以產生兩個新的分子。因此，在接下來的階段中，假設“1,3-二磷酸甘油酸與某種化合物 A 反應”是指 2 個 1,3-二磷酸甘油酸分子與 2 個化合物 A 分子反應，產生 2 個新的分子。
- 接下來，1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的催化下，與ADP進行基團轉移反應，產生3-磷酸甘油酸和ATP。
- 然後，3-磷酸甘油酸在磷酸甘油酸變位酶的催化下，變成2-磷酸甘油酸。
- 在酶烯醇化酶的催化下，2-磷酸甘油酸產生磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和水。
- 最後一步，PEP在磷酸烯醇式丙酮酸激酶的催化下，與ADP進行基團轉移反應，產生丙酮酸和ATP。
總的來說，糖酵解消耗1 葡萄糖分子，2 ATP分子，和2NAD+，產生2 丙酮酸分子，4 ATP分子，和2 NADH分子。
因此，總的來說，1 Glu + 2 NAD+ → 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 ATP
糖酵解後，產物，根據O2的存在情況，將進行有氧反應（有O2）繼續代謝途徑進入檸檬酸迴圈（也稱為克雷布斯迴圈），或進行無氧反應（沒有O2）開始一個新的過程，稱為發酵，產生乳酸（主要存在於人類肌肉細胞中）或乙醇和二氧化碳（CO2）（存在於酵母菌等微生物中）。
乳糖、蔗糖和麥芽糖是二糖，可以水解成單糖，然後進入糖酵解。乳糖酶、蔗糖酶和麥芽糖酶是在上皮細胞中可以分別水解二糖的酶。麥芽糖水解成兩個β-D-吡喃葡萄糖分子。這些單糖可以很容易地進入糖酵解途徑。
水解蔗糖產生α-D-吡喃葡萄糖和β-D-呋喃果糖。然而，β-D-呋喃果糖必須轉化為某種形式才能進入糖酵解。這種轉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。這兩個磷酸化反應都消耗 ATP。
乳糖的組成單糖殘基是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進入糖酵解過程，但β-D-吡喃半乳糖需要轉化為某種形式才能進入糖酵解途徑。由於半乳糖是葡萄糖在 C-4 位置上的差向異構體，它可以在糖酵解過程中形成 6-磷酸葡萄糖（中間反應物）。[1]
大腦消耗大量的能量，神經元和星形膠質細胞是消耗氧氣和葡萄糖的主要原因。大腦只佔人體重量的 2%，但它消耗了人體 20% 以上的氧氣和葡萄糖。
當一氧化氮抑制大鼠神經元的呼吸作用時，ATP 濃度迅速下降，線粒體跨膜電位也急劇下降，隨後發生自發性凋亡或細胞死亡。星形膠質細胞對呼吸抑制的反應是透過糖酵解來增加代謝，並利用產生的 ATP 來維持線粒體跨膜電位。這是透過增加 PFK1 或 6-磷酸果糖-1-激酶的酶活性來實現的，與 cGMP 無關，其水平是正常神經元條件的兩倍。星形膠質細胞中的 2,6-二磷酸果糖水平也升高，這也會變構啟用 PFK1。然而，這種酶的水平在神經元細胞中並沒有升高。電位的維持防止了細胞凋亡。
在呼吸抑制條件下，星形膠質細胞中這些酶水平升高的機制是 AMPK 或 5'-AMP 啟用的蛋白激酶的快速磷酸化，以及 2,6-二磷酸果糖的積累。這表明當呼吸受到抑制時，會發生“危機”，導致一系列事件：5'-AMP 濃度升高，導致 AMPK 磷酸化，從而啟用 2,6-二磷酸果糖磷酸酶。
然而，神經元由於缺乏 6-磷酸果糖-2-激酶和 2,6-二磷酸果糖磷酸酶，無法透過糖酵解活性的增加來阻止細胞死亡。相反，葡萄糖的代謝透過磷酸戊糖途徑實現，該途徑再生還原谷胱甘肽。[2]
1. Campbell, Neil A. (2005). 生物學. Pearson. ISBN 0-8053-7146-0. {{cite book}}: 檢查 |isbn= 值：校驗和 (幫助); 忽略了文字 "coauthors+ H.C. Van Ness, M.M. Abbott" (幫助)
2. Bolaños, J. SY. “糖酵解：生物能量還是生存途徑？”《生物化學趨勢》，第 35 卷，第 3 期，145-149，2009 年 12 月 18 日