核酸同样具有紫外吸收特征，可利用这一性质对核酸进行定性和定量分析。由于核酸的种类和结构的不同，因而导致它们的沉降特征和密度特征不同。DNA的热变性是它的一个很重要的性质。DNA变性后，许多性质发生了变化，包括它的生物学活性和紫外吸收性质。变性的DNA在一定条件下可以复性。复性的速度与温度、离子强度、pH、DNA的大小和浓度有关。复性的速度可以作为DNA序列复杂性的一种量度。Southern blot是在DNA变性和复性基础上建立起来的一种鉴定特定序列DNA的有效方法。
生物体内含有种类很多、专一性不同的核酸酶。不同的核酸酶在不同的研究中有不同的应用。在从细胞中分离核酸时应特别注意使用核酸酶的抑制剂。

习题：
1．用阳离子交换树脂分离核苷酸时，核苷酸被洗脱的先后顺序是UMP→GMP→CMP→AMP而不是UMP→GMP→AMP→CMP。为什么?

2．在中性pH下，ApGpUpC应带什么电荷?为什么?其净电荷数是多少?

3．一段由1000bp构成的双股DNA，它含有58%（G＋C）。该DNA嘧啶残基含量是多少？

4．DNA双螺旋模型的主要特征是，一条链上的碱基与另一条链上的碱基在同一个平面上配对。Watson和Crick提出，腺嘌呤只与胸嘧啶配对，鸟嘌呤只与胞嘧啶配对。出于什么样的结构考虑，使他们确定这样的配对方案?

5．从某种细菌细胞中分离到一种能切断双螺旋DNA的脱氧核糖C-2'—C-3'键的酶。该酶对超螺旋DNA有什么影响？

6．假定一闭合环状双股DNA由100个C和G交替出现的碱基对组成，当把它转移到高盐溶液中时，经受有B-型向Z-型转换。它的缠绕数、连环数以及超螺旋数会发生什么样的变化？

7．噬菌体T4在E.coil B株的培养物中很容易繁殖，但在E.coil K株的培养物中很难生存，为什么?

8．蛋白质的每个氨基酸是由三个连续的碱基规定的。编码一个50kD的蛋白质的B-DNA片段的外形长度是多少？假定该片段呈A-DNA形式，计算编码同一蛋白质的基因的外形长度。

9．胰核糖核酸酶的基因最小核苷酸对数是多少?为什么它的基因可能比你回答的核苷酸对数大得多？由于什么原因不能确定它的大小?

10．在碱性条件下使双螺旋DNA部分变性（即双螺旋结构中只有局部区域解链）。为什么碱性条件会引起双股DNA解链？你预测解链区域是富含G—C对还是富含A—T对?为什么?

11．某纯净的DNA制剂在标准条件下测得其Tm为85°C。请计算出该DNA的A+T的百分含量和它的浮力密度。

12．在DNA和RNA中，哪一种在pH11.5对降解具有较大的抗性？而在pH2.5，哪一种对降解具有较大的抗性?

13．从生物中分离的DNA被剪裁成大小均一的片段（约300 kb），加热使其分离成单链，然后冷却，使分开的链退火。请解释为什么大肠杆菌复性是均相过程而人的DNA的复性则是双相的（即较快的复性过程和较慢的复性过程）。

14．同源蛋白质的结构有什么特点？为什么你预期来自不同脊椎动物编码同源蛋白质的 DNA链彼此有杂交的内容？

15．现有两支试管，分别装有E.coli DNA和海胆DNA，但忘了给它们贴上标签。你将怎样进行鉴定?
已知：E.coli DNA：24.7％A； 25.7％C； 26％G； 23.6％T．
总A=T对：48.3％；总G≡C对：51.7％。
海胆：32.8％A；17.3％C；17.7％G；32.1％T．
总A＝T对：64.9％；总G≡C对：35％．

16．虽然大多数RNA分子是单股的，但是它们对作用于双股RNA的核糖核酸酶的降解也是敏感的。为什么?

17．为什么没有一种核酸外切酶降解噬菌体φ×174 DNA?

习题解答：
1．解答：用离子交换树脂分离核苷酸主要是根据它们与树脂上相反电荷的静电结合力的 不同以及核苷酸疏水的碱基环与树脂骨架之间非极性吸附力的差异。本来，用阳离子交换树 脂分离这四种核苷酸时，按照它们解离的差异，应该是AMP在CMP之前被洗脱下来。但是，由于嘌岭环比嘧啶环同交换树脂的非极性吸附力大三倍，抵消了它们之间的电荷差异，故出现上面的冼脱顺序。

2．解答：在中性pH条件下，ApGpUpC应带负电荷。因为第一磷酸基在此pH条件
下完全解离而带负电荷，其净电荷数为-3。

3．解答：由于该DNA含有58%（G＋C），它应含有42%（A＋T）。根据碱基配对规则，每一个A都与相反链上的T配对，A与T的数目应该相等。因此，T的含量是21%，或者含有210个T。

4．解答：DNA分子的Watson-Crick模型是以两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架呈有规律的螺旋结构为特征。这种螺旋结构有两个限制：①一条链上的碱基必须与另一条互补链的碱基形成氢键；②使碱基与糖-磷酸骨架相连接的糖苷键必须保持大约1.1nm的间隔。A与T、 G与C的配对符合这种限制。若A与G或G与T配对，其间隔太大，以至不适合这种螺旋（即糖苷键间的间隔大于1.1nm），产生不稳定的膨胀结构，若T与C配对，其间隔太小，若A与 C配对，在空间限制范围内不能形成氢键。只有A与T、G与C互补配对，才能保持其间隔约为 1.1nm，也才能在碱基对之间有效地形成氢键，Watson-Crick螺旋结构才稳定。

5．解答：由于这种酶只作用于双螺旋DNA的脱氧核糖C-2'—C-3'键，不能催化核苷酸间的磷酸二酯键的裂解，故对超螺旋DNA不产生影响。

6．解答：在由B-型向Z-型转换时，B-DNA每个右手螺旋10.5bp转变成Z-DNA的每个左手螺旋12bp。由于右手双螺旋是正向的，因此缠绕数的减少是△T＝﹣(100/10.5)＋(﹣100/12)＝﹣17.9(轮)。它的连环数保持不变（△L＝0）。由于没有共价键的断裂，因此它的超螺旋数的变化是△W＝17.9轮

7．解答：一种可能的解释是E.coli K株含有识别该病毒DNA的特定的碱基顺序的限制性内切酶，这些酶能催化该病毒DNA降解。细菌本身的DNA则由于这些特定顺序被甲基化而受到保护，免于降解。由于该病毒在B菌株中很容易繁殖，因此B株可能缺少限制性内切酶，或者具有不同专一性的限制性内切酶，即它们不能识别这种病毒DNA。

8．解答：蛋白质中的氨基酸残基的平均分子量大约110。50 kD的蛋白质含有（50 000 D÷110）455个氨基酸。每个氨基酸是由三个连续的碱基编码，编码455个氨基酸需要3×455＝1365个碱基（或核苷酸）。B-DNA的每个碱基对的长度是0.34nm，因此它的外形长度是0.34nm /bp×1345bp＝0.46μm。在A-DNA中，每个碱基对的长度是0.28nm，它的外形长度是0.28nm /bp×1345bp＝0.38μm。

9．解答： 胰核糖核酸酶含有124个氨基酸残基，因此编码它的基因的核苷酸对数至少应有 124×3=372(bp)。这一大小仅仅是从(有活性的)核糖核酸酶的氨基酸残基数确定的。但是，该酶的基因也许含有前导顺序或信号顺序的密码子（这在新产生的蛋白质分子中常常发现有这样的顺序）、多个插入顺序以及其他可能的调节顺序。因此，372bp是一个最小的值，实际的大小可能是它的几倍。

10．答：增高pH会引起核酸某些碱基和所有的磷酸基电离，其净结果是带负电荷的基团　增加。由于同种电荷的相互排斥，使得DNA双螺旋失去稳定而解链。稳定双螺旋结构的作用力之一是碱基对间的氢键，即A=T和G≡C。A=T对只有两个氢键，而G≡C对却有三个氢键。克服G≡C对间的三个氢键比克服A=T对间的两个氢键所需要的力大。因此，富含A＝T对的区域解链比富含G≡C对的区域要容易。这种情况与加热引起的DNA变性相似。

11．解答： 由于Tm是在标准条件下测定的，因此可以利用下面的公式计算A+T的百分含量：

浮力密度可用下式计算：


12．解答：在pH11.5时，DNA具有抗性，而RNA则很容易被碱水解。因为在碱性条件下，RNA核糖C’—2位上的﹣OH的诱导电子的效应，使磷原子带微弱的正电荷，有利于碱(OH－)的亲核攻击。因而RNA对碱是敏感的。但在DNA分子中C’—2位上没有羟基(﹣OH)，不能产生邻近基团参与效应，不会形成有利于碱攻击的2’,3’-环状中间结构，因而对碱有抗性。
在pH2.5时，RNA具有较大的抗性。因为RNA分子中的C—N不易被酸水解。而DNA在酸性条件下，易变成去嘌呤酸。这种差别是由于戊糖结构差别造成的。戊糖C’—2位上的羟基存在与否对酸性条件下C—N的稳定性有很大的影响。

13．解答：实际上大肠杆菌几乎全部基因都是以单拷贝存在的，所以每个片段与它的互补链的重新结合以一种较均相过程进行。相反，人的基因组含有许多重复的DNA顺序。许多含有这些顺序的DNA片段找到彼此形成双链区（复性）的速度比单拷贝DNA顺序要快得多。这种单拷贝顺序在人的基因组中也存在，故可以观察到两个不同的复性过程。

14．解答：同源蛋白质，即来自不同物种、但有相同功能的蛋白质，有相同或几乎相同的多 肽链。来自不同物种的这样的肽链的许多相应部位被相同的（不变的）氨基酸占据。显然，编码这样的多肽链的基因在它们的核苷酸顺序中有某些相似性，即在多肽链中不变氨基酸出现在什么位置，编码这些氨基酸的密码子在它们的基因中也出现在相应的部位。因此，也可以预期在它们的基因中有“同源”区。当从这样两种同源生物中分离出的双螺旋DNA被加热变性、混合，冷却后在两种DNA的同源部位将会形成杂交双螺旋。两种生物的关系越密切，在它们的DNA之间就会出现越多的杂交双螺旋区

15．解答：由于这两个样品的A=T和G≡C对的比例有显著的差别，若忘了给这两个样品贴标签，那么可以通过CsCl密度梯度离心鉴别它们。含G≡C对量高的样品的浮力密度比含A＝T对量高的浮力密度大。当在有适当比重的CsCl溶液中离心时，将会给出两条不同位置的带。密度较大的（即距离心底近者）是E.coli DNA。

16．解答：虽然大多数RNA分于是单股的，但它们可通过自身的回折，在那些可以形成氢键的部位形成局部的双螺旋区。在这种双螺旋区内，碱基配对的规则是A与U、G与C。由于存在局部的双螺旋结构，因此，对专一于双股的核糖核酸酶的降解是敏感的。

17．解答：因为核酸外切酶需要作为底物的DNA或RNA具有游离的3’-末端和5’-末端，而φ×174 DNA是单股环状分子，没有游离的3’-末端和5’-末端。
第八章　生物能学
内容提要
生物细胞不断地做功，因此需要能量用于维持高度组织化的结构、细胞组分的合成、运动以及许多其他过程。生物能学研究生物系统的能量关系和能量的定量转化。生物能的转化遵循热力学定律。所有化学反应受到两种力的影响：达到最稳定结合态的趋向（用焓H表示）和达到最大混乱度的趋向（用熵S表示）。一个化学反应的净推动力是自由能的变化（△G），它代表了这两个因素的净效应：△G＝△H－T△S。细胞需要自由能以完成做功。
标准自由能的变化（△G0'）对某一给定反应来说是一个特征性常数，能从一反应的平衡常数计算得到：△G0'＝－RTlnK'eq. 实际自由能变化（△G）是可变的，它取决于△G0'和反应物和产物的浓度：△G＝△G0'＋RTln([产物]/[反应物])。当△G是很大负值时，反应趋向正向方向进行；当△G是很大正值时，反应趋向逆向方向进行；当△G是零时，该系统处在平衡状态。一反应的自由能变化不取决发生反应的途径。自由能的变化是可以相加的。由几个连续反应所构成的总反应的自由能变化等于各分步反应的自由能变化之和。
生物氧化反应可根据两个半反应来描述，每个半反应都有它特有的标准还原（电）势（或称标准氧化还原电势），用E0'表示。当两个电化学半电池（每个含有两个半反应组分）被连接时，电子趋于流向具有较高还原势的半电池。这种趋势的强度与这两个还原势之间的差值（△E）成比例，它是氧化剂和还原剂浓度的函数。一个氧化-还原反应的标准自由能变化直接与两个半电池的标准还原势的差成比例：△G0'＝－nF△E0'.
许多生物氧化反应是脱氢反应，来自底物的两个氢原子（电子和质子）被转移到氢受体上。细胞内的氧化-还原反应涉及专一性的电子载体。这些载体也是相应脱氢酶的辅酶。细胞内的许多脱氢酶的辅酶是NAD＋和NADP＋，这两种辅酶能接受两个电子和一个质子（即一个氢负离子）。两种黄素核苷酸FAD和FMN是能紧密同黄素蛋白（也是一类脱氢酶）结合的电子载体，它们或是接受一个电子或是接受两个电子。在许多生物中，一个主要的能量转化过程是葡萄糖逐步氧化成CO2。当电子传递给氧时，氧化产生的能量以ATP的形式被保存着。
ATP是分解代谢和合成代谢之间的化学连系者。它的放能转变成ADP和Pi或AMP和PPi反应同许多需能的反应和过程相偶联。一般来说，这个过程不是ATP水解，而是磷酸基或者腺苷酰基从ATP转移到一种底物或酶分子上，并将ATP降解产生的能量与底物的需能转化相偶联。通过这些基团转移反应，ATP为合成反应（包括信息分子的合成）、分子和离子跨膜的逆浓度和电化学梯度转移提供能量。肌肉收缩是对这种一般化的例外，ATP水解推动肌球蛋白的构象变化，从而引起肌肉收缩。
细胞也含有其他大的、负的自由能的代谢物分子，它们水解时可释放大量的自由能。这些代谢物包括磷酸烯醇式丙酮酸、1,3-二磷酸甘油酸和磷酸肌酸。象ATP一样，这些高能化合物具有很高的磷酸基转移势，它们是很好的磷酸基供体。硫酯类化合物水解时也能释放很高的自由能。




习题：
1．卵白和卵黄含有蛋白质、糖和脂。如果卵被受精，它就会从单细胞转变成一个复杂的生物。从卵在孵化器中的生态系统考虑，根据该系统以及环境和宇宙的熵的变化，讨论这个不可逆的过程。确信你能十分清楚地界定系统和环境。你是怎样考虑的？

2. 一假想的反应（pH7、25℃、一个大气压）：
A ←→ B＋C
若A的最初浓度是0.2mol/L，在反应达到平衡时，A的浓度只剩下1％，求：①该反应的K'平；②该反应的△G0'；③逆反应的△G0'

3．考虑下面的相互转换（25°C），
果糖-6-磷酸 ←→ 葡萄糖-6-磷酸
该反应的K'平为1.97。
①该反应的△G0'是多少?
②如果把果糖-6-磷酸的浓度调到1.5 mol•L-l，葡萄糖-6-磷酸的浓度调到0.5mol•L-1，△G是多少?
③△G0'和△G'为什么不同?
④在②给出的条件下，如果加入少量的酶加速这种转换，那么达到平衡时△G'将是多少？平衡时果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的浓度将是多少？

4．计算下面反应在生理条件下的自由能的变化：
磷酸肌酸 ＋ ADP → 肌酸 ＋ ATP
当该反应发生在神经元胞液中时，磷酸肌酸的浓度是4.7mM、肌酸的浓度是1.0mM、ADP浓度是0.20mM和ATP浓度是2.6mM。假定温度是25℃。已知磷酸肌酸水解时的△G0'＝–43.0 kJ/mol；ATP合成需要输入30.5 kJ/mol。

5．如果把少量的、末端用放射性磷标记的ATP（[γ-32P]-ATP）加入到酵母抽提液中，在几分钟时间内，大约一半的32P放射活性出现在Pi中，但是，ATP的浓度保持不变。请解释。如果用[β-32P]-ATP）代替[γ-32P]-ATP做同样的实验，在同样的时间内，32P的放射活性不出现在Pi中。为什么？

6．把ATP的水解与热力学不利的反应偶联起来，能显著改变该反应的平衡。①当△G0'＝25000J•mol-1、温度为25℃时，计算能量上不利的生物合成反应A→B的Keq；②当把ATP的水解与反应A→B偶联时，计算该反应的Keq，并把该反应的Keq与①比较；③许多细胞把[ATP]/[ADP]的比例维持在400以上；当[ATP]︰[ADP]为400︰1以及在标准条件下Pi保持恒定时，计算与[A]的比例。并把这个比例与未偶联时的比例进行比较。

7．在标准条件下，在pH7.0，ATP水解的△G0'为–30.5kJ•mol-1。如果ATP是在标准条件下、但在pH5时水解，所释放的自由能是更多还是更少?为什么?

8．在标准条件下，写出下面每对分子自发反应的方向：
① Cyt.f/Cyt.b5
②延胡索/酸琥珀酸 和CoQ/CoQH2
③α-酮戊二酸/异柠檬酸和NAD＋/NADH
已知：Cyt.f(Fe3＋) ＋ e－ ←→ Cyt.f(Fe2＋)　　　　　 E0'＝0.36 V
Cyt.b5(Fe3＋) ＋ e－ ←→ Cyt.b5(Fe2＋)（微粒体）　　 E0'＝0.02 V
延胡索酸 ＋ 2e－ ←→ 琥珀酸　　　　　 E0'＝0.031 V
CoQ ＋ 2e－ ＋ 2H＋ ←→ CoQH2　　　　　E0'＝0.045 V
α-酮戊二酸 ＋ CO2 ＋ 2e－ ＋ 2H＋ ←→ 异柠檬酸　 E0'＝–0.38 V
NAD＋ ＋ 2e－ ＋ 2H＋ ←→ NADH ＋ H＋　　　　　E0'＝–0.32 V

9．下述每对中哪个成员失去电子的倾向大？①苹果酸和琥珀酸；②细胞色素a和细胞色素b。



第八章

1．解答：可以把处在发育阶段的小鸡当作一个系统看待；营养物、卵壳以及外部世界当作环境。由这个单细胞转化成一只鸡显著减少了该系统的熵。最初，胚外部的那部分卵（环境）含有复杂的燃料分子（一种低熵状态），当孵化时，其中一些复杂的分子转变成大量的CO2和H2O分子（高熵）。环境熵的增高比小鸡（系统）的熵的减少要大。因此，生命过程是不违反热力学原理的。

2．解答: ①当反应达到平衡时,
[A]＝0.01×0.2＝0.02 (mol/L),　＝[C]＝0.99×0.2＝0.198 (mol/L)
K'平＝([C])/{A}＝(0.198)×(0.198)/0.02＝19.6
②△G0'＝–2.303RT•log K'平＝–2.303×8.315×298×log19.6
＝–7.4 kJ•mol/L
③逆反应的△G0'应与正反应的△G0'的数值相等,但符号相反.所以逆反应的△G0'＝﹢7.4 kJ•mol/L

3．解答: ①△G0'＝–2.303RTlog K'平＝–2.303×8.135×298×log1.97＝－1.67 kJ•mol/L
②△G'＝△G0'＋2.303RT log（[葡萄糖-6-磷酸]/[ 果糖-6-磷酸]）
＝﹣1.67＋2.303×8.315×298×log（0.5/1.5）＝﹣4.4 kJ•mol/L
③在一给定温度下，任何一个反应的△G0'都是一个固定值，而且是在标准条件下（果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的浓度都是1mol•L-1）定义的。相反，△G是非标准条件下的自由能的变化，它随反应物和产物起始浓度的变化而变化。
④当反应处在平衡状态时，没有自由能的变化，即△G=0。所以从处于平衡状态的反应中不可能得到能够做功的能量。由于平衡常数大约是2，所以，在平衡时，当有1分子的果糖-6-磷酸存在，就有2分于的葡萄糖-6-磷酸存在。果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的总浓度是2.0 mol•L-1（1.5+0.5），该混合物的1/3是果糖-6-磷酸，2/3是葡萄糖-6-磷酸。因此，
[果糖-6-磷酸]＝(2mol/L)1/3＝0.67 mol/L
[葡萄糖-6-磷酸] ＝(2mol/L)2/3＝1.33 mol/L

4．解答：首先计算标准条件下该反应自由能的变化。根据已知的条件，可以计算该反应的标准自由能的变化是:
△G0'＝（–43.0 kJ/mol ＋（30.5 kJ/mol）＝–12.5 kJ/mol
在生理条件下，
△G'＝△G0'＋RT ln([肌酸][ATP]/[ 磷酸肌酸][ADP])
＝–12.5 kJ/mol ＋ 2.303 × 8.315 × 298 × log(1.0×10-3×2.6×10-3/ 4.7×10-3×0.2×10-3) ＝10 kJ/mol

5．解答：在酵母抽提液中，ATP系统处在动态稳定状态，[ATP]保持恒定，因为ATP消耗的速度等于它的合成速度。ATP的消耗涉及它的末端（γ）磷的释放。由ADP合成ATP涉及这个磷的置换，因此，末端磷经受了快速转换。相反，中间磷（β）只经受相对较慢的转换。

6．解答：①根据在标准条件下自由能变化的公式，
lnKeq＝﹣△G0'/RT＝﹣（25000J•mol-1）/（8.315K－1mol－1）（298）＝–10.1
Keq＝4.1×10－5
②将反应：
A → B　　　　△G0'＝25 kJ•mol－1
与反应：　
ATP ＋ H2O → ADP ＋ Pi　 △G0'＝﹣30.5kJ•mol－1
偶联时的△G0'是﹢25 ＋（﹣30.5）＝﹣5.5。根据标准自由能变化的公式，
lnKeq＝﹣△G0'/RT＝2.0,　Keq＝7.5
偶联反应时的Keq比①中反应的Keq大180 000倍。
③因已知偶联反应的Keq＝7.5，因此可以计算当[ATP]︰[ADP]是400︰1以及在标准条件下Pi保持恒定时，与[A]的比例。
Keq＝7.5 ＝（[ADP][Pi]）/（[A][ATP][H2O]）
＝（[ADP]）/（[A][ATP]）＝（1）/[A]（400）
/[A] ＝3000︰1
与ATP水解反应偶联使/[A]的比例增大了3000÷（4.1×10-5）＝7.3×107

7．解答：ATP水解的总反应式大致是：
ATP4-+H2O→ADP3-＋HPO4－2＋H+
在标准条件下，ATP4-、ADP3－和HPO4-2都是1 mol•L-l，H2O的浓度是55 mol•L-1，并在反应中没有什么变化。在pH7.0时，每摩尔的ATP水解有30.5kJ•mol-1的自由能释放出来。由于H+是反应中产生的，如果H+浓度比较高(pH5.0)，平衡会向左移动。因此释放出的自由能减少。

8．解答：电子流动的方向是从具有较负标准还原势的分子流向具有较正标准还原电势的分子：
① Cyt.b5(Fe2＋) ＋ Cyt.f(Fe3＋) → Cyt.b5(Fe3＋) ＋ Cyt.f(Fe2＋)　　　
② 琥珀酸 ＋ CoQ → 延胡索酸 ＋ CoQH2
①　 ①　 异柠檬酸 ＋ NAD＋ → α-酮戊二酸 ＋ NADH ＋ H＋

9．解答： ①查表可知：草酰乙酸/苹果酸　 E'0=﹣0.18 V
延胡索酸／琥珀酸　 E'0=﹢0.03 V
在这两个氧化还原对中，苹果酸和琥珀酸都是作为电子的供体。但是，氧化还原对的电势越负，失去电子的倾向越大。因此，苹果酸比琥珀酸具有更大的丢失电子的倾向。
② 细胞色素a (ox) / 细胞色素a (red)　　E'0=﹢0.29伏
细胞色素b (ox) / 细胞色素b (red)　　E'0=﹢0.07伏
这两个氧化还原对相比，细胞色素b的氧化型(ox)与还原型(red)构成的电对具有较负的电 势，因而细胞色素b具有更大的失去电子的倾向。


第十章 糖酵解和磷酸戊糖途径
内容提要
糖酵解是由10个反应步骤组成，它是将一分子葡萄糖转变成两分子丙酮酸的过程。在该过程中净产生两分子的ATP和两分子的NADH。
糖酵解整个反应过程可分为两个阶段。第一阶段的反应是由己糖激酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶催化。该过程经历了两次磷酸化反应，消耗了两分子的ATP。果糖-6-磷酸的生成为醛缩酶的催化作好了准备。经过第一阶段的反应，一分子的葡萄糖转变成了两分子的丙糖。
第二阶段是由甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶和丙酮酸激酶催化。在这一阶段中，两分子的NAD＋被还原为NADH；同时发生了底物水平磷酸化，产生了4分子的ATP。由于在第一阶段消耗了2分子的ATP，所以净产生2分子的ATP。
甘油醛-3-磷酸脱氢酶和磷酸甘油酸激酶以及烯醇化酶和丙酮酸激酶分别催化能量上偶联的反应，1,3-二磷酸磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸两者都是超高能量的化合物，分别是这两个能量偶联反应的共同中间物，它们以底物水平磷酸化的方式将其所含的超高能量的磷酸基酶促转移到ADP上，生成ATP。
在无氧条件下，丙酮酸利用第二阶段产生的NADH或是还原为乳酸（例如在哺乳动物的骨胳肌细胞中）或是经脱羧后还原为乙醇（例如在酵母细胞中）。
在红细胞中，第二阶段产生的1,3-二磷酸甘油酸可在二磷酸甘油酸变位酶的催化下，生成的二磷酸甘油酸，后者是血红蛋白的效应物，能够影响血红蛋白的输氧功能。
在糖酵解反应顺序中，己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应在能量上是不可逆的。其中，只有磷酸果糖激酶催化的反应处在最关键的控制位置上。ATP以及柠檬酸是磷酸果糖激酶的有效的别构抑制剂，而AMP和ADP以及果糖-2,6-二磷酸是该酶的有效别构激活剂，能减轻或解除ATP的抑制作用。
果糖、半乳糖和甘露糖可以酶促转变成糖酵解的中间物而进入糖酵解途径。
磷酸戊糖途径以葡萄糖-6-磷酸为起始物进入一个循环过程。该途径的第一阶段涉及氧化性脱羧反应，生成5-磷酸核酮糖和NADPH。第二阶段是非氧化性的糖磷酸酯的相互转换。由于转酮醇酶和转醛醇酶催化反应的可逆性，使磷酸戊糖途径与糖酵解以及糖的异生作用发生了密切的联系，各途径中的中间物可以根据细胞的需要进入到对方代谢途径中去。