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糖酵解的历史

2022.4.19

今天已知的糖酵解途径需要近100年的时间才能完全阐明。需要许多较小实验的综合结果才能从整体上理解该途径。

了解糖酵解的xxx步始于19世纪的葡萄酒工业。出于经济原因,法国葡萄酒业试图调查为什么葡萄酒有时会变得令人讨厌,而不是发酵成酒精。法国科学家路易斯巴斯德在1850年代研究了这个问题,他的实验结果开始了阐明糖酵解途径的漫长道路。他的实验表明,发酵是通过活微生物、酵母的作用发生的,与厌氧条件(巴斯德效应)相比,酵母在有氧条件下的葡萄糖消耗会降低。 

爱德华·布赫纳。发现无细胞发酵。

1890年代EduardBuchner的非细胞发酵实验提供了对糖酵解组成步骤的深入了解。Buchner证明,由于提取物中酶的作用,使用非活性酵母提取物可以将葡萄糖转化为乙醇。这个实验不仅彻底改变了生物化学,而且还允许后来的科学家在更受控的实验室环境中分析这一途径。在一系列实验(1905-1911)中,科学家ArthurHarden和WilliamYoung发现了更多的糖酵解片段。他们发现了ATP对酒精发酵过程中葡萄糖消耗的调节作用。他们还阐明了一种化合物作为糖酵解中间体的作用:果糖1,6-二磷酸。

当酵母汁与葡萄糖一起孵育时,通过测量CO2水平来完成对果糖1,6-二磷酸的阐明。CO2产量迅速增加然后放缓。Harden和Young指出,如果将无机磷酸盐(Pi)添加到混合物中,该过程将重新开始。Harden和Young推断该过程产生了有机磷酸酯,进一步的实验使他们能够提取果糖二磷酸(F-1,6-DP)。

ArthurHarden和WilliamYoung以及NickSheppard在第二个实验中确定,热敏感的高分子量亚细胞部分(酶)和热不敏感的低分子量细胞质部分(ADP、ATP和NAD)+和其他辅因子)一起进行发酵。该实验首先观察到透析(纯化)酵母汁不能发酵,甚至不能产生磷酸糖。通过添加煮沸的未透析酵母提取物来挽救该混合物。煮沸酵母提取物会使所有蛋白质失去活性(因为它会使它们变性)。煮沸提取物加透析汁完成发酵的能力表明辅助因子在特性上是非蛋白质的。

奥托·迈耶霍夫。参与完成糖酵解谜题的主要科学家之一

在1920年代,OttoMeyerhof能够将Buchner、Harden和Young发现的许多单独的糖酵解片段中的一些联系在一起。Meyerhof和他的团队能够从肌肉组织中提取不同的糖酵解酶,并将它们结合起来,人为地创造了从糖原到乳酸的途径。

在一篇论文中,Meyerhof和科学家RenateJunowicz-Kockolaty研究了将1,6-二磷酸果糖分解为两种磷酸丙糖的反应。以前的工作提出,分裂是通过1,3-二磷酸甘油醛加上氧化酶和舒适酶发生的。Meyerhoff和Junowicz发现异构酶和醛糖反应的平衡常数不受无机磷酸盐或任何其他舒适酶或氧化酶的影响。他们进一步去除了可能作为糖酵解中间体的二磷酸甘油醛。

由于所有这些片段在1930年代都可用,GustavEmbden提出了我们现在称为糖酵解的那个途径的详细、分步概述。确定该途径复杂性的xxx困难是由于快速糖酵解反应中间体的寿命非常短和稳态浓度低。到1940年代,迈耶霍夫、恩姆登等众多生物化学家终于完成了糖酵解之谜。在随后的几十年中,对分离途径的理解得到了扩展,包括其调节和与其他代谢途径整合的更多细节。

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