硕士
  1. 物理化学  1.1. 热力学  1.1.1. 热力学定律  1.1.2. 焓和热容量  1.1.3. 熵和自由能  1.1.4. 相平衡  1.1.5. 统计热力学  1.1.6. 热力学循环  1.1.7. 逸度与活度  1.2. 量子化学  1.2.1. 量子力学原理  1.2.2. 薛定谔方程  1.2.3. 盒子中的粒子  1.2.4. 算符与特征值  1.2.5. 原子轨道  1.2.6. 分子轨道理论  1.2.7. 微扰理论  1.2.8. 价键理论  1.2.9. 杂化与化学键  1.3. 化学动力学  1.3.1. 速率定律和反应机制  1.3.2. 碰撞理论  1.3.3. 过渡态理论  1.3.4. 酶动力学  1.3.5. 连锁反应与聚合反应  1.3.6. 光化学反应  1.4. 统计力学  1.4.1. 分配函数  1.4.2. Molecular distribution functions  1.4.3. 玻尔兹曼分布  1.4.4. 玻色-爱因斯坦与费米-狄拉克统计  1.5. Spectroscopy  1.5.1. 转动光谱学  1.5.2. 振动光谱学  1.5.3. 电子光谱学  1.5.4. 核磁共振波谱法  1.5.5. 质谱法  1.5.6. 拉曼光谱  1.5.7. 电子顺磁共振光谱  1.6. 表面和胶体化学  1.6.1. 吸附等温线  1.6.2. 表面张力和润湿  1.6.3. 胶体稳定性  1.6.4. 催化  1.6.5. 乳液和胶束  1.7. 电化学  1.7.1. Nernst方程  1.7.2. 电化学电池  1.7.3. 导电性和迁移率  1.7.4. 战争  1.7.5. 燃料电池  1.7.6. 电解
  2. 有机化学  2.1. 反应机制  2.1.1. 亲核取代反应  2.1.2. 亲电加成反应  2.1.3. 消除反应  2.1.4. 重排反应  2.1.5. 自由基反应  2.1.6. 周环反应  2.2. 光谱学和结构测定  2.2.1. 紫外-可见分光光度法  2.2.2. 红外光谱  2.2.3. NMR 光谱学  2.2.4. 质谱分析  2.2.5. X射线晶体学  2.3. 立体化学  2.3.1. 手性和光学活性  2.3.2. 结构分析  2.3.3. 几何异构  2.3.4. 动态立体化学  2.4. 金属有机化学  2.4.1. 有机锂和有机镁试剂  2.4.2. 钯催化的交叉偶联反应  2.4.3. 过渡金属配合物  2.4.4. 金属-碳键  2.5. 聚合物化学  2.5.1. 聚合机制  2.5.2. 聚合物特性  2.5.3. 可生物降解聚合物  2.5.4. 导电聚合物  2.5.5. 超分子聚合物  2.6. 药物化学  2.6.1. 药物设计与开发  2.6.2. 药代动力学与药效学  2.6.3. 结构-活性关系  2.6.4. 分子对接和药物筛选
  3. 无机化学  3.1. 配位化学  3.1.1. 晶体场理论  3.1.2. 配体场理论  3.1.3. 光谱化学系列  3.1.4. 螯合与稳定性  3.2. 有机金属化学  3.2.1. 金属羰基化合物  3.2.2. 有机金属络合物催化  3.2.3. 金属络合物  3.3. 生物无机化学  3.3.1. 金属蛋白和酶  3.3.2. 金属在生物系统中的作用  3.3.3. 金属离子的运输和储存  3.4. 固态化学  3.4.1. 晶体结构  3.4.2. 固体的能带理论  3.4.3. 超导体  3.4.4. 晶体中的缺陷  3.5. 镧系元素和锕系元素  3.5.1. 镧系和锕系的电子配置  3.5.2. 镧系元素的配位化学  3.5.3. 镧系元素的磁性
  4. 分析化学  4.1. 色谱法  4.1.1. 气相色谱法  4.1.2. 高效液相色谱法  4.1.3. 薄层色谱  4.2. Spectroscopic Techniques  4.2.1. 原子吸收光谱法  4.2.2. X射线衍射  4.2.3. 感应耦合等离子体光谱仪  4.3. 电分析方法  4.3.1. 电位测量法  4.3.2. 伏安法  4.3.3. 库仑分析法  4.4. 质谱分析  4.4.1. 电离技术  4.4.2. 碎片模式  4.5. 化学计量学  4.5.1. 多学科分析  4.5.2. 化学中的机器学习
  5. 理论与计算化学  5.1. 分子动力学模拟  5.1.1. 力场和能量最小化  5.1.2. 分子动力学模拟中的蒙特卡罗模拟  5.2. 量子化学方法  5.2.1. 哈特里–福克理论  5.2.2. 密度泛函理论  5.2.3. 半经验方法  5.3. 计算药物设计  5.3.1. 分子对接  5.3.2. QSAR建模  5.3.3. 虚拟筛选
  6. 生物化学  6.1. 酶动力学  6.1.1. 米氏动力学  6.1.2. 抑制机制  6.2. 代谢与生物能量学  6.2.1. 糖酵解  6.2.2. 柠檬酸循环  6.2.3. 电子传递链  6.3. 分子生物学  6.3.1. DNA复制与修复  6.3.2. 蛋白质合成  6.3.3. 基因调控  6.4. 结构生物化学  6.4.1. 蛋白质折叠  6.4.2. 膜生物物理学
  7. 环境化学  7.1. 大气化学  7.1.1. 温室气体  7.1.2. 臭氧层损耗  7.1.3. 空气污染物与烟雾  7.2. 水化学  7.2.1. pH和水硬度  7.2.2. 废水处理  7.2.3. 水化学  7.3. 土壤化学  7.3.1. 重金属污染  7.3.2. 土壤pH和缓冲能力  7.3.3. 营养循环  7.4. 毒理学与化学安全  7.4.1. 毒理动力学  7.4.2. 环境化学中的毒理学和化学安全风险评估  7.4.3. 污染物对环境的影响

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柠檬酸循环


柠檬酸循环，也称为克雷布斯循环或三羧酸（TCA）循环，是细胞呼吸的中心组成部分。它在代谢途径中发挥重要作用，细胞通过将来自碳水化合物、脂肪和蛋白质的乙酰辅酶A氧化为二氧化碳和一种叫做 ATP（三磷酸腺苷）的化学物质来产生能量。

柠檬酸 异柠檬酸 α-酮戊二酸 琥珀酰辅酶 A 琥珀酸 延胡索酸 苹果酸 草酰乙酸

循环概述

循环始于乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，该反应由一种叫做柠檬酸合成酶的酶催化。这一反应非常重要，因为它控制了碳通过循环的流动。

草酰乙酸 + 乙酰辅酶A → 柠檬酸 + 辅酶A

柠檬酸分子经过异构化过程形成异柠檬酸，由旋光酶催化。该过程包括一个水合步骤和一个脱水步骤。

柠檬酸 ⇌ 异柠檬酸

脱羧和能量生产

然后，异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下进行氧化脱羧，形成α-酮戊二酸，产生NADH并释放CO2。

异柠檬酸 + NAD + → α-酮戊二酸 + NADH + H + + CO 2

α-酮戊二酸经过另一个氧化脱羧反应，形成琥珀酰辅酶A，由α-酮戊二酸脱氢酶复合物催化。这一步骤也会形成NADH和CO2。

α-酮戊二酸 + NAD + + 辅酶A → 琥珀酰辅酶A + NADH + H + + CO 2

草酰乙酸的再生

循环继续由琥珀酰辅酶A转化为琥珀酸，由琥珀酰辅酶A合成酶催化，并与GDP磷酸化为GTP（随后可形成ATP）相耦合。

琥珀酰辅酶A + GDP + PI → 琥珀酸 + 辅酶A + GTP

然后琥珀酸在琥珀酸脱氢酶的作用下氧化形成延胡索酸，该酶也参与电子传递链。这一步生成FADH2。

琥珀酸 + FAD → 延胡索酸 + FADH2

通过延胡索酶的作用，延胡索酸转化为苹果酸，该步骤为双键加水过程。

延胡索酸 + H 2 O → 苹果酸

最终，苹果酸在苹果酸脱氢酶的作用下被氧化，再生草酰乙酸并产生NADH。

苹果酸 + NAD + → 草酰乙酸 + NADH + H +

能量产量

在柠檬酸循环中氧化一个乙酰辅酶A分子时，主要的还原辅因子是三个NADH，一个FADH2，和一个GTP（或ATP）。每个NADH可以通过电子传递链转化为约2.5个ATP分子，而每个FADH2则转化为约1.5个ATP分子。

循环的调控

柠檬酸循环通过对关键酶的变构调控严格受控。这些酶包括柠檬酸合成酶，异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合物。高水平的ATP和NADH表示细胞处于高能状态，并抑制这些酶，而高水平的ADP和NAD +表示低能状态并激活这些酶。

代谢中的重要性

除了能量生产外，柠檬酸循环还提供了几种适于多种生物合成途径的代谢中间体。例如，α-酮戊二酸和草酰乙酸对氨基酸合成非常重要。此外，琥珀酰辅酶A对于血红素合成也很重要。

情景总结

与其他代谢途径的整合体现了其中心角色。

葡萄糖 → 丙酮酸 → 乙酰辅酶A → 柠檬酸循环 脂肪 → 脂肪酸 → 乙酰辅酶A → 柠檬酸循环 蛋白质 → 氨基酸 → 柠檬酸循环中间体

结论

柠檬酸循环是细胞中重要的有氧能量生成途径。它不仅产生ATP和其他能量分子以促进细胞活动，还通过提供大分子构建模块，为各种合成代谢过程做出贡献。其效率和调控对生物体的正常功能至关重要。


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