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從阿爾伯特·聖喬治到漢斯·克雷布斯：誰發現了這個能量產生的奇蹟？
在生物學的不同發展過程中，能量的生產方式一直是研究的焦點，而克雷布斯循環（又稱為檸檬酸循環或TCA循環）是我們理解細胞如何產生能量的基石。這一系列的生化反應不僅釋放了儲存於營養物中的能量，還是新陳代謝過程的重要組成部分。本文將年追溯至這一偉大發現的人物，探討從阿爾伯特·聖喬治到漢斯·克雷布斯之間的連結。
克雷布斯循環涉及將從碳水化合物、脂肪和蛋白質中派生的乙醯輔酶A進行氧化，產生的化學能以ATP的形式釋放。
克雷布斯循環的基本概念
克雷布斯循環是一個關鍵的代謝路徑，指導細胞如何通過氧化不同的營養物質來獲取能量。此循環的主要角色是將乙醯輔酶A（Acetyl-CoA）代謝為二氧化碳和水，同時生成NADH和FADH2等高能化合物。NADH和FADH2隨後進入氧化磷酸化過程，進一步轉化為ATP。
歷史背景
克雷布斯循環的發現可追溯到20世紀30年代，當時醫學研究者阿爾伯特·聖喬治通過研究鴿子的胸肌，發現了幾種循環中的關鍵成分。聖喬治的研究專注於富含氧化能力的肌肉組織，這為其後來的克雷布斯循環的確認奠定了基礎。
「我們的代謝系統就像是一個大鍋，將所有進入的能量都匯聚在一起，為生命提供動力。」
然而，克雷布斯循環的確立是在1937年，當時漢斯·克雷布斯和他的同事威廉·亞瑟·約翰森在謝菲聯大學同時確認了這個循環的完整機制。克雷布斯因其發現而獲得1953年的諾貝爾生理學或醫學獎。
克雷布斯循環的運作機制
克雷布斯循環內部包含十個基本步驟。每當乙醯-CoA進入循環，它首先與四碳的草醯乙酸結合形成六碳的檸檬酸，然後經過一系列化學變化，最終恢復為草醯乙酸。這個過程中，每個乙醯基的進入，會產生三個NADH、一個FADH2以及一個GTP或ATP，並釋放出二氧化碳。
能量產生的效率
根據預測，通過克雷布斯循環的完整氧化，一分子葡萄糖最終可以生成最多38個ATP。但實際的產量常常因各種生物過程中的效率損失而有所降低，通常在30至36之間。因此，這引發了科學家對能量產生過程的興趣與研究。
克雷布斯循環的變異性
儘管克雷布斯循環在高度保守的基因組中發揮著主要的功能，然而在不同的生物分類中，酶的變異性相當顯著。該循環在真核生物和原核生物中的運行方式存在差異，也反映了系統對其環境的適應性。
現代意義：
當然，克雷布斯循環的研究並不僅限於提高我們對代謝的理解，還具有重要的臨床意義。癌症研究中發現的代謝變異，不僅改變了細胞的能量供給，同時也調節了細胞的生長和生存。而這反過來尋找新的癌症療法的可能性，均讓克雷布斯循環重獲新生。
「每五十年便有一場生化革命，克雷布斯循環正是其中的核心。」
從阿爾伯特·聖喬治到漢斯·克雷布斯，這段歷史告訴我們，科學的進步往往是許多友好的連結和合作結出的果實。未來，隨著科學技術的進步，真正的能量生成過程會有更多的驚喜等待著我們發現。我們是否能夠未來實現對這一過程的完善利用呢?
