看完这个，你肯定会说高中生物很简单

zhengjinbb1981 2018-06-10

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高中生物必修1细胞呼吸一节中讲到，葡萄糖氧化分解放能的第一步就是分解为2分子的丙酮酸。其实，葡萄糖在细胞中分解为丙酮酸的过程十分曲折，需要发生10步反应。

葡萄糖在酶的催化下直接分解成2分子的丙酮酸不就行了吗？为什么要经过10步反应呢？

首先：酶只是催化剂，是加快化学反应而已，不是万能剂，不能催化本来就不会发生的反应。

其次：葡糖糖中虽然有能量，但是葡萄糖是十分稳定的物质，不会轻易就把能量释放催化。如果只是在酶的催化下就释放出能量的话，那和ATP有什么区别？

下面我们就来看看葡萄糖到丙酮酸的曲折历程。目标：丙酮酸。go!

【第1步】

葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖。

奇怪的事情发生了，葡萄糖不是释放能量的吗？怎么还消耗能量呢？（消耗了1分子ATP）这就是我前面提到的，葡萄糖是稳定的分子，要想让其中的能量乖乖的释放出来，就要让它变得活跃一下，所以这个ATP是为了活化葡萄糖的。也就是现在的小投资是为了将来的大回报。

需要注意的是ATP将磷酸基团加到了环外的碳原子（可以比喻成角）上。环中的碳原子不好活化。

【第2步】

6-磷酸葡萄糖 → 6-磷酸果糖

好好的葡糖糖，瞎折腾什么，变成果糖？不、不、不，是6-磷酸果糖。这是要借助果糖的结构优势，果糖往往呈五边形，这样在环外就又多了一个碳原子，（就是多了一个角。）为下一步反应打下了基础。

这里申明一下，葡糖糖是醛，果糖是酮，就是羰基（C=O）的位置不同，羰基在末端就是醛，不在末端就是酮。图中糖的结构都是显示了环状的结构，这是它们在水溶液中比较稳定的就够，其实就是分子内部自身成环，学习反应机理的时候，可以按照链状来学习。链状的总反应图将在最后给出。

【第3步】

6-磷酸果糖 → 1,6-二磷酸果糖

说好了小投资大回报的，怎么这次又要消耗ATP？不急，上次的投资太少，不够启动资金。葡萄糖（6C）是要分解成2分子丙酮酸（3C），那就是要拦腰砍断呀，所以两头都要活化（1位C和6位C）。

【第4步】

1，6-二磷酸果糖 → 磷酸二羟丙酮＋3-磷酸甘油醛

这下高兴了吧，葡糖糖分解了，但是还没有产生丙酮酸。我们先不讲这个反应的机理，等最后会用图示展示各步反应，那你会看出反应的机理。（相信你一定会看出来的，很简单。）

其实就是果糖被拦腰折断，一部分保持了原来果糖的酮基，那就是磷酸二羟丙酮了，一部分在折断处产生了碳氧双键，那就是3-磷酸甘油醛了。哎！说好了不讲机理的，没忍住，我相信你们利用高中化学知识，看我后面的链式总结图，反应机理不讲自明。

【第5步】

磷酸二羟丙酮 → 3-磷酸甘油酸

这步很好懂，磷酸二羟丙酮和 3-磷酸甘油酸本来就是一个母亲生出来的亲兄弟，仔细看它们的长相，就是C=O的位置不同而已，C=O在中间就是哥哥：磷酸二羟丙酮，C=O在末端就是弟弟：3-磷酸甘油酸。

这兄弟两都会变成丙酮酸吗？不，不，不。只有弟弟会，不要问为什么，到最后看总结图。所以，接下来哥哥就把重任交给弟弟了。也就是说下面这个可逆反应，如果葡萄糖分解旺盛的话，主要是哥哥向着弟弟反应的。

【第6步】

3-磷酸甘油醛 → 1,3-二磷酸甘油酸

这步反应比较奇怪，好像既没有放出能量，也没有消耗能量。其实不然，是放出了潜在的能量，那就是产生NADH H ，这个将来在线粒体中就会兑换成ATP了。同时也产生了潜在的能量，那就是1,3-二磷酸甘油酸，这是个高能磷酸化合物，下一步就会把能量释放出来了。

其实这一步就是氧化反应，就是醛变酸，然后酸被磷酸化。但是这次磷酸没有用ATP，而是用无机磷酸。不能再用ATP了，否则就成了亏本生意了。

【第7步】

1,3-二磷酸甘油酸 → 3-磷酸甘油酸

快看，付出终于有回报了。注意，如果按1分子葡萄糖来算的话，此时是产生了2分子ATP，这样的话，前期活化葡萄糖用的2分子ATP就回来了。也就是到目前为止，这笔生意刚刚保本。

【第8步】

3-磷酸甘油酸 → 2-磷酸甘油酸

这又是干什么，3变2，其实，学到现在应该明白一个道理，这种变位就是了下一步服务的。比如：6-磷酸葡萄糖 → 6-磷酸果糖（想想为什么要变？因为葡萄糖只有一个角。果糖有两个角。），磷酸二羟丙酮→3-磷酸甘油醛（想想为什么变，因为弟弟才能承担任呀。）这次变化，明显是让位，把1号位让给羟基。因为1号的羟基才能进行下一步反应。