柠檬酸循环(三羧酸循环)的发现过程

标签:
三羧酸循环krebs循环教育 |
分类: 生物学史与学家 |
教学反思:平时在教学中经常重视卡尔文循环的研究过程,今天看了《细胞生物学精要》一书P435,学习了柠檬酸循环(Krebs循环)发现过程,研究过程通过观察——推理——实验,现体会如下。
三羧酸循环是需氧生物体内普遍存在的代谢途径,分布在线粒体。因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的柠檬酸,所以叫做三羧酸循环,又称为柠檬酸循环,或者以发现者Hans Adolf Krebs(1953年获得诺贝尔生理学或医学奖)的姓名命名为Krebs循环。
一、Krebs对课题的选择(研究的开始)
20世纪30年代早期,Krebs和其他研究都对食物在体内究竟是如何变成水和二氧化碳这一课题充满了兴趣,他便毫不犹豫地选择了这个课题,并且着手调查前人研究这一课题的各种材料。
他看到有的学者报告说:“A物质经过氧化变成了B物质。”又有学者说:“C物质经过氧化变成了D物质,然后又进一步变成E物质。”还有学者认为:“C物质是从B物质中得到的。或者可以说,是F物质变成了G物质。”另外一些学者则认为,是“G物质经过氧化变成A物质”等等。看着来自四面八方的研究报告,Krebs想,如果把这些零散的数据整理出来,说不定可以发现食物代谢的结构。
二、食物的循环链发现
Krebs将这些数据仔细整理了一番,结果发现食物在体内是按F、G、A、B、C、D、E这样一个顺序变化的。再仔细了解从A到F这些化学物质,发现E和F之间断了链。如果E和F之间存在一种X物质,那么,这条食物循环反应链就完整了。马上集中精力,全力寻找X物质。4年后终于查明,X物质就是如今放在饮料中作为酸味添加剂的柠檬酸,他完成了食物的循环链。
1937年Krebs 提出柠檬酸循环的反应机制,其主要的依据有: 1932年发现乙酸,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,柠檬酸,草酰乙酸可以促进组织匀浆或切片的氧化作用,发现草酰乙酸可以和活性乙酸反应生成柠檬酸,在反映体系中过量加入其中的任意一种有机酸可以很快转化为其他的有机酸,因而提出反应体系构成一个循环。
三、几个化学物质的变化
克雷布斯的循环理论解释了食物在体内进入柠檬酸循环后,按照A、B、C、D、E、X、F、G的顺序循环反应,最终氧化成二氧化碳和水。他的伟大不仅仅在于发现了几个化学物质的变化,而且在于将每一个活的变化整理出来,找出了可以解释动态生命现象的结构。
在长达五年的时间内,Krebs将观察和推理与仔细的实验结合在一起,最终发现了构成细胞能量代谢基础的主要途径,由于这一业绩,他在1953年获诺贝尔生理学或医学奖。
值得称道的是,Krebs当时没有那些现代生物化学家必需的试剂和技术帮助下,如标记化合物和质谱法,即能快速鉴别产生的各种化合物中间体的方法。