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不知道大家有沒有特別著急的時候,比如趕火車需要快速奔跑,過后你會發現嘴里或者身體肌肉發酸,那是因為什么呢?本節課就來學習一下糖的無氧氧化來幫你解開謎題。一分子葡萄糖在細胞質中可裂解為兩分子丙酮酸,此過程稱為糖酵解,它是葡萄糖無氧氧化和有氧氧化的共同起始途徑。氧供應充足時,丙酮酸主要進入線粒體中徹底氧化為CO2和H2O,即糖的有氧氧化。在不能利用氧或氧供應不足時,某些微生物和人體組織將糖酵解生成的丙酮酸進一步在細胞質中還原生成乳酸,稱為乳酸發酵或糖的無氧氧化。
(一)糖的無氧氧化分為糖酵解和乳酸生成兩個階段
1.葡萄糖經糖酵解分解為兩分子丙酮酸。第一步:葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸。第二步:葡糖-6-磷酸轉變為果糖-6-磷酸。第三步:果糖-6-磷酸轉變為果糖-1,6-二磷酸。第四步:果糖-1,6-二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖。第五步:磷酸二羥丙酮轉變為3-磷酸甘油醛。第六步:3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸。第七步:1,3-二磷酸甘油酸轉變成3-磷酸甘油酸。第八步:3-磷酸甘油酸轉變為2-磷酸甘油酸。第九步:2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸。第十步:磷酸烯醇式丙酮酸發生底物水平磷酸化生成丙酮酸。
2.丙酮酸被還原為乳酸:此反應由乳酸脫氫酶催化,丙酮酸還原成乳酸所需的氫原子由NADH+H+提供,后者來自上述第6步反應中的3-磷酸甘油醛的脫氫反應。在缺氧情況下,這一對氫用于還原丙酮酸生成乳酸,NADH+H+重新轉變成NAD+,糖酵解才能重復進行。
(二)糖的無氧氧化為機體快速供能
糖無氧氧化最主要的生理意義是不利用氧迅速提供能量,這對肌收縮更為重要。肌內ATP含量很低,只要肌收縮幾秒鐘即可耗盡。這時雖然不缺氧,但葡萄糖通過有氧氧化供能的反應過程和所需時間相對較長,來不及滿足需要,而通過糖無氧氧化則可迅速得到ATP。當機體缺氧或劇烈運動肌局部血流不足時,能量主要通過糖無氧氧化獲得。
成熟紅細胞沒有線粒體,只能依賴糖的無氧氧化提供能量。其他特定類型組織,如視網膜、神經、腎髓質、胃腸道、皮膚等,即使不缺氧也常由糖的無氧氧化提供部分能量。此外,在感染性休克、腫瘤惡病質等病理情況下,糖的無氧氧化也極為活躍,產生的大量乳酸主要被肝利用進行糖異生。所以,當你因為趕火車而奔跑,過后嘴巴或者肌肉發酸,其實是發生了無氧氧化,你知道了么?
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