🔄 三羧酸循环 (TCA Cycle) 交互式演示

1. 放射性同位素示踪法（Radioisotope Tracing）

使用放射性同位素（如¹⁴C、³H、¹⁵N）标记特定化合物，追踪其在代谢途径中的转化过程。这是发现TCA循环的关键方法。

• 优点：高灵敏度，可追踪完整代谢路径
• 应用：确定中间产物和反应顺序

2. 酶学分析（Enzymatic Analysis）

分离和纯化代谢酶，研究其催化机制、底物特异性、动力学参数和调控方式。

• 方法：酶活性测定、抑制剂研究、晶体结构分析
• 应用：理解反应机制和调控网络

3. 代谢组学（Metabolomics）

利用质谱（MS）和核磁共振（NMR）等技术，全面分析细胞或组织中所有代谢物的组成和变化。

• 技术：LC-MS、GC-MS、¹H NMR
• 应用：发现新的代谢物和代谢通路

4. 基因敲除与突变分析（Genetic Knockout & Mutagenesis）

通过基因敲除、RNA干扰或化学诱变，破坏特定酶的活性，观察代谢表型变化。

• 应用：验证酶的生理功能和代谢通路的重要性
• 例子：酵母突变体研究揭示了TCA循环的必需性

5. 代谢通量分析（Metabolic Flux Analysis, MFA）

结合同位素标记和数学模型，定量分析代谢网络中各反应的流量分布。

• 方法：稳定同位素标记、¹³C-MFA
• 应用：理解代谢调控和优化生物工程

6. 计算生物学与系统生物学

利用计算机模型和网络分析，预测和模拟代谢途径，整合多组学数据。

• 工具：代谢网络重建、通路数据库（KEGG、Reactome）
• 应用：预测新代谢途径、药物靶点发现

"The discovery of the citric acid cycle is one of the most significant achievements in biochemistry, revealing how living cells extract energy from nutrients."

🕐 1930年代：早期观察

科学家发现动物组织能够将柠檬酸、琥珀酸、延胡索酸等有机酸氧化为CO₂，但这些化合物如何参与代谢尚不清楚。

关键人物：Albert Szent-Györgyi发现苹果酸、琥珀酸、延胡索酸的催化作用

🔬 1937年：Krebs的突破性发现

Hans Adolf Krebs使用鸽胸肌组织切片，通过添加各种中间产物并测量氧气消耗，发现了循环反应的证据。

📊 1940-1950年代：同位素示踪验证

使用¹⁴C标记的乙酸（乙酰辅酶A前体）和¹⁴C标记的丙酮酸，追踪碳原子在循环中的流动，完全验证了Krebs提出的循环机制。

关键发现：
• 确认了循环性质：草酰乙酸既是产物又是反应物
• 证明了两个CO₂的释放位置和来源
• 阐明了NADH、FADH₂和ATP的生成位置

🏆 1953年：诺贝尔奖

Hans Krebs和Fritz Lipmann（发现辅酶A）共同获得1953年诺贝尔生理学或医学奖，表彰他们在细胞代谢领域的开创性贡献。

🔬 1950-1970年代：酶学机制阐明

逐步分离和纯化了所有8个关键酶，研究了它们的催化机制、结构特征和调控方式。关键进展包括：

• 柠檬酸合酶：发现了"诱导契合"机制
• 异柠檬酸脱氢酶：揭示了变构调控
• α-酮戊二酸脱氢酶复合体：阐明了多酶复合体的结构

🧬 现代研究（1980年代至今）

通过X射线晶体学、结构生物学、基因组学和代谢组学，深入理解了TCA循环的三维结构、进化起源、在不同组织中的调控以及与其他代谢途径的整合。

• 高分辨率酶结构解析
• 代谢组学和通量分析
• 疾病相关的代谢异常研究（癌症、糖尿病等）
• 合成生物学和代谢工程应用