底物循环英文解释翻译、底物循环的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 substrate cycle

分词翻译：

底的英语翻译：

a copy kept as a record; base; bottom; end; fundus; the truth of a matter
【医】 base; basement; bases; basi-; basio-; basis; batho-; bathy-; fimdi
floor; fundus; pavimentum; solum

物的英语翻译：

content; matter; substance; thing
【化】 object
【医】 agent

循环的英语翻译：

cycle; recur; circle; rotate; circulation; repetition; revolution
【计】 DO-loop; for-loop; loop; unwinding
【化】 recirculate
【医】 circuIation; cycle
【经】 cycle; revolving; rotation

专业解析

底物循环 (Substrate Cycle) 是指在一对相反的单向代谢途径中，由两种不同的酶分别催化两个代谢物相互转化的循环反应。这种循环本身并不产生净代谢变化或能量储存，但消耗了能量（通常是ATP水解），因此也被称为无效循环 (Futile Cycle)。

核心定义与机制 (Core Definition & Mechanism)
- 在代谢途径中，存在一对催化相反方向反应的酶：
  - 酶A催化代谢物S1不可逆地转化为代谢物S2（例如：S1 → S2）。
  - 酶B催化代谢物S2不可逆地转化为代谢物S1（例如：S2 → S1）。
- 当这两种酶同时具有活性时，就形成了底物循环：S1 ⇄ S2。
- 这个循环本身不产生净产物，但每一次循环都伴随着ATP水解为ADP和Pi（或其他高能化合物的消耗），导致能量以热的形式散失。
生理意义与功能 (Physiological Significance & Function)
- 放大代谢信号 (Signal Amplification): 这是底物循环最重要的功能。当细胞需要快速、大幅度地改变代谢通量（如从糖酵解切换到糖异生）时，对循环中任一酶活性的微小调节（激活或抑制），都会导致净通量发生巨大变化。例如，抑制逆向反应的酶（酶B）能显著增强正向反应（酶A）的净通量，反之亦然。这种放大效应使细胞能够对激素等信号做出快速、灵敏的响应。
- 产热 (Thermogenesis): 在特定生理条件下（如寒冷环境、进食后），某些组织（如棕色脂肪组织）会主动增强底物循环，消耗ATP产生热量以维持体温或处理多余能量。
- 代谢通路调控 (Metabolic Pathway Regulation): 底物循环存在于多个关键代谢节点（如糖酵解/糖异生、脂肪酸合成/分解），通过独立调控循环中的两个酶，细胞可以精确控制代谢流的方向和速率，防止两条相反的通路同时高效运行造成浪费。
经典实例 (Classic Example)
- 果糖-6-磷酸 (Fructose-6-phosphate, F6P) ⇄ 果糖-1,6-二磷酸 (Fructose-1,6-bisphosphate, F1,6BP) 循环：
  - 正向反应（糖酵解方向）：由磷酸果糖激酶-1 (Phosphofructokinase-1, PFK-1) 催化，消耗ATP：F6P + ATP → F1,6BP + ADP。
  - 逆向反应（糖异生方向）：由果糖-1,6-二磷酸酶-1 (Fructose-1,6-bisphosphatase-1, FBPase-1) 催化：F1,6BP + H₂O → F6P + Pi。
  - 当PFK-1和FBPase-1同时活跃时，形成底物循环：F6P + ATP ⇄ F1,6BP + ADP + Pi。每次循环净消耗1分子ATP，产生热量。
  - 该循环是糖酵解和糖异生之间关键的调控点。激素（如胰岛素、胰高血糖素）通过调节这两个酶的活性，决定细胞是进行葡萄糖分解还是合成。

参考文献 (References):

王镜岩，朱圣庚，徐长法. (2002). 生物化学 (第三版，上册). 高等教育出版社. (Chapter on Carbohydrate Metabolism)
Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7th ed.). W.H. Freeman and Company. (Chapter 15: Principles of Metabolic Regulation)
Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Gatto, G. J., & Stryer, L. (2015). Biochemistry (8th ed.). W.H. Freeman and Company. (Chapter 16: Glycolysis and Gluconeogenesis)
National Center for Biotechnology Information (NCBI) Bookshelf. Biochemistry. (Sections covering Metabolic Regulation and Glycolysis/Gluconeogenesis).

网络扩展解释

底物循环（Substrate Cycle）是生物化学中的一个重要概念，指由两种酶催化同一中间代谢物的正反双向不可逆反应形成的循环过程。以下是详细解释：

1.核心定义

底物循环由一对方向相反、代谢不可逆的反应组成，通常涉及中间代谢物的相互转化。例如：

正向反应：葡萄糖 + ATP → 葡萄糖-6-磷酸 + ADP（由己糖激酶催化）。
逆向反应：葡萄糖-6-磷酸 + H₂O → 葡萄糖 + Pi（由葡萄糖-6-磷酸酶催化）。
净反应：ATP + H₂O → ADP + Pi，伴随能量以热能形式释放。

2.别称与特点

又称无效循环（Futile Cycle），因早期认为其仅消耗ATP而无实际功能。
特点包括：双向酶促反应、代谢不可逆性、能量消耗（如ATP水解）。

3.生理意义

尽管曾被视为“无效”，但研究发现其具有调控作用：

放大代谢信号：通过循环增强代谢途径的敏感性。
产热调节：如动物颤抖性产热可能与此相关。
维持代谢平衡：通过双向反应动态调节中间产物浓度。

4.与其他循环的区别

物质循环：属于生态学概念，描述元素在生物与非生物环境间的循环（如碳循环），与底物循环的生化机制不同。

底物循环本质是代谢调控的“双向开关”，通过能量消耗实现精细调节。其名称中的“无效”已不准确，实际在能量分配和信号放大中起关键作用。