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如何通过克雷布斯循环“燃烧”营养素？揭开产生ATP的神秘过程！
克雷布斯循环，又名柠檬酸循环或三羧酸循环，是一系列生化反应，用以释放储存在营养素中的能量，基本上是通过氧化从碳水化合物、脂肪、蛋白质及酒精中获得的乙酰辅酶A。在此过程中释放的化学能以ATP的形式存在，为生物体提供能量供应。
克雷布斯循环不仅是能源的来源，它还为某些氨基酸的前体及还原剂NADH提供支持，这些成分在其他无数反应中发挥作用。
在有氧和无氧呼吸的生物体中，克雷布斯循环至关重要。对于真核细胞，这个循环在粒线体基质中进行，而原核细胞，如细菌，则在细胞质中进行相关反应，ATP的生产则是依赖于细胞表面（质膜）的质子梯度。
克雷布斯循环的历史背景
克雷布斯循环的核心概念早在1930年代就已经被提出。 Albert Szent-Györgyi因发现了柠檬酸的一个成分而获得了1937年诺贝尔生理学或医学奖。这项研究主要基于对鸽子胸肌的研究，因为该组织在分解过程中保持了良好的氧化能力。最终，Hans Adolf Krebs和William Arthur Johnson于1937年确认了整个克雷布斯循环的过程，Krebs因此于1953年获得了诺贝尔奖。
克雷布斯循环的机制
克雷布斯循环是一种代谢途径，将碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢联系在一起。在循环中，乙酰辅酶A的两碳原子经过八种酶的作用，被完全氧化为二氧化碳和水，伴随着NADH、FADH2和GTP的生成。
每个丙酮酸从糖解过程中转化所得的内源性能量，逐步被克雷布斯循环所释放，从而最终转化为ATP。
克雷布斯循环的步骤
克雷布斯循环由十个基本步骤组成，包括将乙酰基从乙酰辅酶A转移到四碳的草酰乙酸上形成六碳的柠檬酸。随后，柠檬酸进行一系列变化，最终产生成二氧化碳和基质的氧化形式NADH和FADH2。
产物与能量效率
经过两次的循环，每个葡萄糖分子最终获得的产品包括两个GTP，六个NADH，两个FADH2，和四个二氧化碳。这样的过程使我们估计出每个葡萄糖在糖解及后续反应中产生的ATP总数可达到30到38个，取决于氧化磷酸化的效率。
在此过程中，克雷布斯循环和氧化磷酸化紧密相连，其最后的目的是通过氧化营养素以产生可用的化学能。
调节机制
克雷布斯循环的调节主要依赖于底物供应情况及产物抑制。 ADP是主要的底物，一旦水平下降，反而会使NADH等中间产物的累积抑制酶的活性。钙的增加则激活酸化辅酶，使得许多反应速率加快，有助于循环的持续进行。
代谢的演变
随着生物技术的进步，对克雷布斯循环的理解愈发加深。尤其是在肿瘤学中，我们可以观察到肿瘤细胞中代谢的显著变化，如2-羟基糠酸的生成，这与某些功能突变有关，并可能导致抑制其他关键酶的活性，从而促进肿瘤的发展。
克雷布斯循环在细胞的日常运营中扮演着不可或缺的角色，这个生物化学过程不仅影响生物体的能量产生，还与多种生物反应密切相关。那么，我们可以透过如何调节这一循环来改善健康，或者在某些情况下，治疗疾病呢？
