底物循環英文解釋翻譯、底物循環的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 substrate cycle

分詞翻譯：

底的英語翻譯：

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

物的英語翻譯：

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

循環的英語翻譯：

cycle; recur; circle; rotate; circulation; repetition; revolution
【計】 DO-loop; for-loop; loop; unwinding
【化】 recirculate
【醫】 circuIation; cycle
【經】 cycle; revolving; rotation

專業解析

底物循環 (Substrate Cycle) 是指在一對相反的單向代謝途徑中，由兩種不同的酶分别催化兩個代謝物相互轉化的循環反應。這種循環本身并不産生淨代謝變化或能量儲存，但消耗了能量（通常是ATP水解），因此也被稱為無效循環 (Futile Cycle)。

核心定義與機制 (Core Definition & Mechanism)
- 在代謝途徑中，存在一對催化相反方向反應的酶：
  - 酶A催化代謝物S1不可逆地轉化為代謝物S2（例如：S1 → S2）。
  - 酶B催化代謝物S2不可逆地轉化為代謝物S1（例如：S2 → S1）。
- 當這兩種酶同時具有活性時，就形成了底物循環：S1 ⇄ S2。
- 這個循環本身不産生淨産物，但每一次循環都伴隨着ATP水解為ADP和Pi（或其他高能化合物的消耗），導緻能量以熱的形式散失。
生理意義與功能 (Physiological Significance & Function)
- 放大代謝信號 (Signal Amplification): 這是底物循環最重要的功能。當細胞需要快速、大幅度地改變代謝通量（如從糖酵解切換到糖異生）時，對循環中任一酶活性的微小調節（激活或抑制），都會導緻淨通量發生巨大變化。例如，抑制逆向反應的酶（酶B）能顯著增強正向反應（酶A）的淨通量，反之亦然。這種放大效應使細胞能夠對激素等信號做出快速、靈敏的響應。
- 産熱 (Thermogenesis): 在特定生理條件下（如寒冷環境、進食後），某些組織（如棕色脂肪組織）會主動增強底物循環，消耗ATP産生熱量以維持體溫或處理多餘能量。
- 代謝通路調控 (Metabolic Pathway Regulation): 底物循環存在于多個關鍵代謝節點（如糖酵解/糖異生、脂肪酸合成/分解），通過獨立調控循環中的兩個酶，細胞可以精确控制代謝流的方向和速率，防止兩條相反的通路同時高效運行造成浪費。
經典實例 (Classic Example)
- 果糖-6-磷酸 (Fructose-6-phosphate, F6P) ⇄ 果糖-1,6-二磷酸 (Fructose-1,6-bisphosphate, F1,6BP) 循環：
  - 正向反應（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。
  - 逆向反應（糖異生方向）：由果糖-1,6-二磷酸酶-1 (Fructose-1,6-bisphosphatase-1, FBPase-1) 催化：F1,6BP + H₂O → F6P + Pi。
  - 當PFK-1和FBPase-1同時活躍時，形成底物循環：F6P + ATP ⇄ F1,6BP + ADP + Pi。每次循環淨消耗1分子ATP，産生熱量。
  - 該循環是糖酵解和糖異生之間關鍵的調控點。激素（如胰島素、胰高血糖素）通過調節這兩個酶的活性，決定細胞是進行葡萄糖分解還是合成。

參考文獻 (References):

王鏡岩，朱聖庚，徐長法. (2002). 生物化學 (第三版，上冊). 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).

網絡擴展解釋

底物循環（Substrate Cycle）是生物化學中的一個重要概念，指由兩種酶催化同一中間代謝物的正反雙向不可逆反應形成的循環過程。以下是詳細解釋：

1.核心定義

底物循環由一對方向相反、代謝不可逆的反應組成，通常涉及中間代謝物的相互轉化。例如：

正向反應：葡萄糖 + ATP → 葡萄糖-6-磷酸 + ADP（由己糖激酶催化）。
逆向反應：葡萄糖-6-磷酸 + H₂O → 葡萄糖 + Pi（由葡萄糖-6-磷酸酶催化）。
淨反應：ATP + H₂O → ADP + Pi，伴隨能量以熱能形式釋放。

2.别稱與特點

又稱無效循環（Futile Cycle），因早期認為其僅消耗ATP而無實際功能。
特點包括：雙向酶促反應、代謝不可逆性、能量消耗（如ATP水解）。

3.生理意義

盡管曾被視為“無效”，但研究發現其具有調控作用：

放大代謝信號：通過循環增強代謝途徑的敏感性。
産熱調節：如動物顫抖性産熱可能與此相關。
維持代謝平衡：通過雙向反應動态調節中間産物濃度。

4.與其他循環的區别

物質循環：屬于生态學概念，描述元素在生物與非生物環境間的循環（如碳循環），與底物循環的生化機制不同。

底物循環本質是代謝調控的“雙向開關”，通過能量消耗實現精細調節。其名稱中的“無效”已不準确，實際在能量分配和信號放大中起關鍵作用。