Language
Country/Area
No result found
Секрет обратного цикла Кребса: как углекислый газ превращается в строительные блоки жизни?
При изучении происхождения жизни на Земле обратный цикл Кребса привлек широкое внимание ученых. Этот цикл не только является обратным процессом цикла Кребса, но и может раскрыть тайну того, как жизнь использует основные элементы, такие как углекислый газ и вода, для синтеза углеродных соединений.
Обратный цикл Кребса представляет собой серию химических реакций, осуществляемых некоторыми бактериями и археями с использованием богатых энергией восстановителей для преобразования углекислого газа и воды в углеродные соединения.
В цикле Кребса углеводы окисляются до углекислого газа и воды, тогда как в обратном цикле Кребса углекислый газ и вода преобразуются в углеродные соединения. В этом процессе в качестве доноров электронов часто используются водород, сульфид или тиосульфат, что указывает на его жизнеспособность при определенных условиях окружающей среды. Это свойство делает обратный цикл Кребса альтернативой, конкурирующей с циклом Кальвина, который встречается у различных микроорганизмов и высших организмов. Эти различия поднимают глубокие вопросы о происхождении жизни.
Различия между обратным циклом Кребса и циклом Кребса
С точки зрения лежащей в его основе химии обратный цикл Кребса отличается от цикла Кребса несколькими ключевыми моментами. В обратном цикле Кребса работают три специфических фермента, а именно цитратлиаза, фумаратредуктаза и альфа-кетовалератсинтаза. Эти ферменты играют важную роль в преобразовании углеродных соединений.
Цитрат означает, что обратная реакция катализируется не цитратсинтазой, а цитратлиазой.
Например, фумаратредуктаза заменяет сукцинатдегидрогеназу, а α-кетовалератсинтаза заменяет α-кетовалератдегидрогеназу, что отражает уникальность и сложность этого процесса.
Связи в раннем возрасте
Исследования обратного цикла Кребса также показали, что он мог играть ключевую роль в раннем возрасте. Ученые предположили, что этот процесс мог быть химической реакцией в условиях ранней Земли. При определенных условиях некоторые минералы могут катализировать прерывистые этапы цикла, используя ионы металлов, таких как железо, в качестве восстановителей для ускорения реакции. Эта теория не только подчеркивает потенциальное биологическое воздействие обратного цикла Кребса, но и исследует, как могла сформироваться ранняя жизнь.
Скорость некоторых реакций в обратном цикле Кребса без действия ферментов на самом деле может быть слишком низкой, чтобы внести значительный вклад в формирование жизни.
Медицинская значимость
Также заслуживает внимания потенциальное применение обратного цикла Кребса в медицине. Исследования показывают, что этот цикл может играть важную роль в патофизиологии меланомы. Опухоли меланомы изменяют нормальные метаболические пути, чтобы использовать отходы для своих метаболических нужд, например, увеличивая поглощение и использование глюкозы посредством процесса, известного как «эффект Варбурга». Обратный цикл Кребса, в котором глутамат используется для производства ацетил-КоА, может обеспечить новые стратегии для выявления и воздействия на опухолевые клетки.
Микроорганизмы используют обратный цикл Кребса
Кроме того, было показано, что определенные микроорганизмы, такие как Thiomicrospira denitrificans, Candidatus Arcobacter и Chlorobaculum tepidum, используют обратный цикл Кребса для преобразования углекислого газа в углеродные соединения. Это открытие бросает вызов предыдущему пониманию этого цикла и углубляет наши знания о его происхождении и эволюции.
С углублением исследований понимание людьми обратного цикла Кребса будет продолжать углубляться, и это, вероятно, будет способствовать развитию биотехнологий, новой энергетики и медицины. В конце концов, сколько еще тайн жизни раскроет обратный цикл Кребса?
