听说过克雷布斯循环吗?柠檬酸或三羧酸 (TCA) 循环呢?如果答案是否定的,那你并不孤单。这个过程对于维持我们和所有其他需氧生物的生命至关重要,但实际上很少有人真正了解它是什么以及它是如何运作的。但别担心,这一切都将改变?
什么是克雷布斯循环?
如果你回想一下你的学生时代,你可能会记得科学课上的克雷布斯循环。也许你还记得一些关于呼吸、能量产生和“细胞动力源”的知识。线粒体?你是对的。
该循环以第一个提出其存在的人汉斯·克雷布斯 (Hans Krebs) 的名字命名,也称为柠檬酸循环或 TCA 循环,是线粒体中的一系列化学反应,在有氧呼吸过程中产生能量。这是通过将碳水化合物、脂肪和蛋白质中的乙酸盐氧化成二氧化碳而发生的。
所有需氧生物(只有在有氧的情况下才能生存和生长的生物)都利用克雷布斯循环,并且它存在于每个利用氧气产生能量的细胞中。
正如我们刚才提到的,这个周期是细胞呼吸? 有机化合物释放能量的过程。当这个过程需要氧气时,就称为有氧呼吸,这个过程分为四个阶段:糖酵解、连接反应、我们的朋友克雷布斯循环和氧化磷酸化。
克雷布斯循环如何进行?
克雷布斯循环是八步流程本质上,它将一种叫做乙酰辅酶 A 的分子转化为二氧化碳,在这个过程中产生携带能量的核苷酸三磷酸腺苷 (ATP)。
首先,乙酰辅酶 A(来源于葡萄糖、脂肪酸或蛋白质)与由四个碳原子组成的化合物草酰乙酸发生反应。这形成柠檬酸(由六个碳原子组成)并释放辅酶 A(CoA-SH)。辅酶是许多生命活动所需的有机化合物酶以帮助他们发挥作用。
然后,柠檬酸重新排列形成异柠檬酸,然后异柠檬酸失去一个二氧化碳分子并氧化形成五碳分子α-酮戊二酸(第二步和第三步)。与此同时,辅酶 NAD+还原为 NADH。
第四步,α-酮戊二酸失去一个二氧化碳分子并被氧化,形成琥珀酰辅酶 A,它有四个碳原子。同样,NAD+转化为 NADH。
接下来,琥珀酰辅酶 A 形成琥珀酸,同时,一种名为 GDP 的分子被磷酸化,形成 GTP。GTP 随后将其磷酸转移到 ADP,形成至关重要的 ATP。
然后,我们将琥珀酸(第六步)氧化成富马酸。与此同时,FAD 被还原为 FADH2。
在第七步中,向富马酸中加入水,生成苹果酸;在第八步,也就是最后一步中,苹果酸被氧化为草酰乙酸,循环可以重新开始。苹果酸也会失去氢,氢被转移到 NAD+形成 NADH。
因此,总的来说,一个循环产生:两个二氧化碳分子、一个 ATP 分子、三个 NADH 和一个 FADH2。
所有这一切都发生在线粒体基质中。
我们知道,要真正理解这个循环的复杂性,需要吸收很多知识,下面将其形象化会有所帮助:

克雷布斯循环,也称为柠檬酸循环或 TCA 循环。
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克雷布斯循环为何如此重要?
现在你知道了循环是什么,你可能会想知道为什么你首先要关心它。答案是 ATP。
ATP 是一种携带能量的分子,存在于所有生物的细胞中?它驱动活细胞中的许多过程,包括肌肉收缩、离子传输、神经冲动传播和化学合成。
该循环本身产生一个 ATP 分子,但还原辅酶 (NADH/FADH2) 还可以继续通过所谓的电子传输链产生更多的 ATP。
因此,克雷布斯循环为需氧生物提供了生存所需的能量。它还发挥以下作用:产生前体氨基酸和脂肪酸等物质的合成所必需的。
所以我们猜你会说这很重要——生或死, 甚至。
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