1、三羧酸循環(huán)的發(fā)展史，1。三羧酸循環(huán)發(fā)現(xiàn)者生平簡介2。三羧酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)過程。三羧酸循環(huán)的應(yīng)用及發(fā)展前景。漢斯阿道夫克雷布斯(1900年8月25日，1981年11月22日):克雷布斯在代謝方面有兩個重要發(fā)現(xiàn)：尿素循環(huán)和三羧酸循環(huán)?？死撞妓钩錾谙滤_克森州希爾德斯海姆的一個猶太家庭。他的父親是耳鼻喉科醫(yī)生。從1918年到1923年，他在哥廷根和弗賴堡學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。他于1925年獲得漢堡大學(xué)的醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，然后去柏林大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)一年，并成為奧托海因里希沃伯格的助手進(jìn)行研究，直到1930年。由于他的猶太身份，克雷布斯于1933年去了英國，在劍橋大學(xué)與弗雷德里克霍普金斯一起工作，1945年成為謝菲爾德大學(xué)的教

2、授，1954年轉(zhuǎn)到牛津大學(xué)擔(dān)任生物化學(xué)教授，并在那里退休。他于1958年被授予爵士頭銜，并于1979年獲得劍橋大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位。他于1981年在牛津去世?？偟膩碚f，克雷布斯教授的研究主要涉及中間代謝的所有方面。他的研究對象之一是電解質(zhì)的主動轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制、細(xì)胞呼吸和肝臟尿素合成中間階段磷酸腺苷的產(chǎn)生、尿酸和鳥嘌呤的合成以及食物氧化之間的關(guān)系。他的許多作品都是對生物能轉(zhuǎn)換的卓越研究。此外，他還與科恩伯格合作，討論復(fù)雜的化學(xué)過程，通過所謂的三羧酸或檸檬酸循環(huán)向生物體提供高能磷酸。1937年，經(jīng)過五年的不懈努力，當(dāng)時正在實(shí)驗(yàn)室做博士論文的克雷布斯和約翰遜報(bào)道了當(dāng)時震撼生化世界的檸檬酸循環(huán)。首次合理、清晰地

3、揭示了有氧氧化的途徑，為生物代謝的研究樹立了里程碑。為此，克雷布斯與李普曼分享了1951年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(李普曼發(fā)現(xiàn)了乙酰輔酶a，徹底闡明了從丙酮酸到檸檬酸的機(jī)制，并完全證實(shí)了三羧酸循環(huán)的普遍性)。三羧酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)過程，人們早在18世紀(jì)就已經(jīng)注意到，食物在生物體中是通過緩慢的“燃燒”過程被氧化的。然而，直到20世紀(jì)30年代，生物氧化仍然是一個“不斷切割，推理仍然混亂”的謎。1932年以后，經(jīng)過許多科學(xué)家的努力，特別是德國科學(xué)家奧羅莫耶霍夫(OrorMeyerhof，1884-1951)的杰出貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了生物發(fā)酵中厭氧氧化的具體步驟，稱為糖酵解途徑(EMP)，和，7。然而，還不知道葡萄糖是如

4、何在分解成丙酮酸后完全分解成水和二氧化碳的。為了解開謎團(tuán)，找到生物氧化的中間代謝物，科學(xué)家們首先采用的方法是“試錯法”，即將各種有機(jī)物質(zhì)放入組織懸浮液、液體或勻漿中保溫，根據(jù)氧化速率的變化來確定哪些有機(jī)物質(zhì)是代謝中間產(chǎn)物。如果注入人體的有機(jī)物質(zhì)大大加快了氧化反應(yīng)的速度，根據(jù)質(zhì)量作用定律，有機(jī)物質(zhì)就是這一反應(yīng)的中間代謝產(chǎn)物。通過這種方式，科學(xué)家已經(jīng)測定了多種有機(jī)物，發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)有機(jī)酸如琥珀酸、富馬酸、草酰乙酸、蘋果酸和檸檬酸能促進(jìn)氧化。1935年，匈牙利生物學(xué)家圣喬奇發(fā)現(xiàn)，這些有機(jī)酸不僅催化和促進(jìn)氧化反應(yīng)，而且在它們之間有規(guī)律地轉(zhuǎn)化。反應(yīng)順序是：琥珀酸富馬酸蘋果酸草酰乙酸酯、9。不久，當(dāng)兩位德國

5、科學(xué)家馬丁和努普研究檸檬酸的性質(zhì)時，他們偶然發(fā)現(xiàn)檸檬酸可以通過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為琥珀酸：順烏頭酸酮戊二酸琥珀酸。不幸的是，他們沒有將這些反應(yīng)與整個生物氧化過程聯(lián)系起來，而只是將這些有機(jī)酸視為催化劑和氫供體。他敏銳地意識到，這些人對上述有機(jī)酸轉(zhuǎn)化的解釋是不完整或不準(zhǔn)確的。為了進(jìn)一步探索這些有機(jī)酸與食物氧化過程的關(guān)系，他仔細(xì)研究了丙二酸：對琥珀酸轉(zhuǎn)化為富馬酸的抑制作用。丙二酸(COOH-CH2-COOH)和琥珀酸(COOH-CH2-CH2-COOH)具有相似的結(jié)構(gòu)，其特異性地抑制琥珀酸轉(zhuǎn)化為富馬酸，導(dǎo)致琥珀酸在整個培養(yǎng)混合物中的積累，并進(jìn)一步中斷生物細(xì)胞中的整個生物氧化過程。通過這些積極和消極的反應(yīng)

6、，克雷布斯決定性地將食物的氧化過程與從檸檬酸到草酰乙酸的一系列反應(yīng)聯(lián)系起來。他設(shè)想含四個碳的草酰乙酸分子在食物代謝中與特定的三個碳結(jié)合形成含六個碳的檸檬酸，然后進(jìn)入上述反應(yīng)序列，以便來回循環(huán)和連續(xù)氧化。根據(jù)當(dāng)時的生化背景知識，丙酮酸是三個碳的最有可能的候選者。為此，他設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)，將草酰乙酸和丙酮酸保存在鴿子胸肌懸浮液中，得到檸檬酸和一系列反應(yīng)產(chǎn)物。三羧酸循環(huán)各種名稱的來源1937年，克雷布斯首先將這一結(jié)果寫成一份700字的時事通訊，并發(fā)送給英國自然雜志，以引起討論，但手稿被退回。然而，克雷布斯知道這一發(fā)現(xiàn)的意義，所以他編輯了它并將其命名為“檸檬酸循環(huán)”，兩個月后發(fā)表在英國酶學(xué)雜志上。這自然

7、引起了生物化學(xué)家的極大興趣，人們用不同的材料和動植物重復(fù)實(shí)驗(yàn)。1941年，幾位美國科學(xué)家用同位素示蹤法直接研究了檸檬酸循環(huán)。雖然他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般支持循環(huán)反應(yīng)。13，但在草酰乙酸和丙酮酸的合成產(chǎn)品中，krebs與krebs存在根本差異。根據(jù)他們的分析，檸檬酸是一種對稱的分子，并從中獲得兩種檸檬酸。一個酮戊二酸酯中的標(biāo)記碳原子也應(yīng)該對稱分布，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，標(biāo)記分子只分布在一個酮戊二酸酯中。因此，他們認(rèn)為草酰乙酸和丙酮酸的合成產(chǎn)物不是對稱的檸檬酸，而是不對稱的順烏頭酸或異檸檬酸。在這種情況下，krebs將檸檬酸循環(huán)重新命名為三羧酸循環(huán)，因?yàn)楫悪幟仕岷晚槥躅^酸都是帶有三個羧基的有機(jī)酸。1948年，

8、立體化學(xué)家奧格斯塔姆通過精辟的理論分析認(rèn)為，對稱檸檬酸在不對稱酶的攻擊下也可能表現(xiàn)出不對稱，從而“恢復(fù)了檸檬酸循環(huán)的聲譽(yù)”。這是名稱檸檬酸循環(huán)和三羧酸循環(huán)的起源。此外，為了紀(jì)念和表示對克雷布斯的尊重，后世也稱這種循環(huán)為克雷布斯循環(huán)。三羧酸循環(huán)的意義三羧酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)表明體內(nèi)的代謝是一個統(tǒng)一的循環(huán)過程。糖、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝過程是不同的。同一細(xì)胞內(nèi)的各種代謝過程是有規(guī)律地進(jìn)行的，它們共同的中間代謝產(chǎn)物，如丙酮酸、乙酰輔酶a、草酰乙酸和酮戊二酸，是相互聯(lián)系的。三羧酸循環(huán)是糖、脂肪、蛋白質(zhì)(氨基酸)完全氧化和釋放能量的常見方式，也是它們相互連接和轉(zhuǎn)化的樞紐?？梢?，生物體內(nèi)的各種代謝途徑形成了一個完整的

9、系統(tǒng)，關(guān)系密切。三羧酸循環(huán)是生物獲取能量的主要途徑。一個葡萄糖分子的厭氧糖酵解可產(chǎn)生兩個三磷酸腺苷分子，而有氧氧化可產(chǎn)生32個三磷酸腺苷分子，其中24個三磷酸腺苷由三羧酸循環(huán)產(chǎn)生。2.三羧酸循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)完全氧化的常見代謝途徑。乙酰輔酶a是三羧酸循環(huán)的起始物，不僅是糖的氧化分解產(chǎn)物，也是脂肪中甘油和脂肪酸以及蛋白質(zhì)中某些氨基酸的代謝產(chǎn)物。因此，三羧酸循環(huán)實(shí)際上是體內(nèi)三種主要有機(jī)物質(zhì)氧化和能量供應(yīng)的共同途徑。據(jù)估計(jì)，人體內(nèi)三分之二的有機(jī)物質(zhì)是通過三羧酸循環(huán)分解的。3.三羧酸循環(huán)是體內(nèi)三種主要有機(jī)物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的接觸機(jī)制。17。三羧酸的應(yīng)用及發(fā)展前景。1.就微生物生產(chǎn)力和發(fā)酵而言，TCA

10、是生產(chǎn)力最高的地方，它能徹底分解有機(jī)物質(zhì)，并產(chǎn)生可供微生物使用的三磷酸腺苷(ATP)和脫氧核糖核酸(NADH)。有許多中間產(chǎn)物可以提取(例如，L-蘋果酸廣泛存在于生物體內(nèi)，是生物體內(nèi)三羧酸循環(huán)的一員)。2.醫(yī)學(xué)應(yīng)用：聚乳酸是典型的合成可降解聚合物之一，其代謝產(chǎn)物乳酸是體內(nèi)三羧酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物，其吸收和代謝機(jī)制已經(jīng)明確，具有可靠的生物安全性。因此，聚乳酸作為第一批生物可降解吸收材料，已被美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于臨床，是迄今為止研究最多、應(yīng)用最廣泛的生物可降解材料。其強(qiáng)度較高，模量可達(dá)4Gpa，廣泛用于制造醫(yī)療器械、骨折固定裝置等。由于其特定的生物活性，它也被用于骨填充和替代材料。三羧酸循環(huán)在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用：酸化劑(包括檸檬酸和蘋果酸)的主要生理功能是降低消化道內(nèi)的酸堿度，改善胃腸微生物，直接參與體內(nèi)代謝，抵抗應(yīng)激，從而充分發(fā)揮影響動物消化吸收的相關(guān)因素。酸化劑對預(yù)防仔豬腹瀉有很好的效果，同時能促進(jìn)動物營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，提高動物的生產(chǎn)性能。是一種無殘留、無污染、