本文涵盖了
科尼旋回概述
的科里循环(也称为乳酸循环或葡萄糖-乳酸循环)是由我们的肌肉和肝脏合作完成的代谢途径。
在运动中，肌肉产生乳酸作为无氧呼吸的副产物。这些乳酸盐将通过血液运输到肝脏，并重新转化为葡萄糖分子。更新的葡萄糖返回到肌肉，并循环代谢回乳酸盐，以获得更多的能量。
[在这张图中]Cori循环是一个生化过程，葡萄糖在肌肉中转化为乳酸，然后乳酸在肝脏中重新转化为葡萄糖。
细胞如何产生能量?
糖酵解和线粒体呼吸是我们细胞中两种主要的能量生成机制。
[在这张图中]细胞呼吸概述:一个葡萄糖分子作为燃料可以产生36-38个ATP(糖酵解= 2;克雷布斯循环= 2;OXPHOS = 32-34)通过完全有氧呼吸(在氧气存在的情况下)。如果氧气不足，厌氧呼吸(只有糖酵解)只能产生2个ATP。
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细胞需要葡萄糖(碳水化合物的基本形式)作为能量。糖酵解葡萄糖被分解形成的过程是什么丙酮酸在细胞质中。在糖酵解过程中，一个葡萄糖可以产生两个ATP分子。三磷酸腺苷或者三磷酸腺苷是细胞进行任何细胞活动的生化能量“货币”。
[在这张图中]三磷酸腺苷(ATP)是一种有机化合物，为活细胞中的几乎所有过程提供能量。ATP通常被称为细胞内的“货币分子单位”。
[在这张图中]葡萄糖、丙酮酸和乳酸盐的化学结构。
下有氧条件下(意味着氧气充足)，丙酮酸可以扩散到线粒体，在那里它进入柠檬酸循环(或克雷布斯循环)和电子传递链，产生更多的ATP分子。线粒体呼吸是利用葡萄糖作为燃料的最经济的方式，有效地从碳水化合物中提取最大的能量。
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如果氧气供应有限(厌氧条件)，细胞会使用丙酮酸进行发酵和生产乳酸酸或乳酸．这种糖酵解呼吸可以快速产生能量(仅2个ATP)以满足密集需求，但效率低于线粒体呼吸(总共36-38个ATP)。
肌肉通过无氧糖酵解产生乳酸
肌肉产生我们日常活动所需的力量，包括走路、站立、跑步和举重。产生这种力需要能量。
[在这张图中]肌肉通过收缩肌原纤维来发力，而肌原纤维会消耗大量的三磷酸腺苷。
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在主动收缩的肌肉中，肌肉细胞的能量需求很高，但氧气供应有限。因此，肌肉细胞利用糖酵解来满足能量需求，并留下许多乳酸盐。在剧烈运动时，细胞也会利用储存在肌肉中的糖原产生丙酮酸。这对细胞中乳酸盐的产生有更大的贡献。
肌肉细胞可以在无氧状态下以非常高的速率产生能量，但只能持续很短的时间。当乳酸积累过多时，就会导致疲劳。
[在这张图中]由于在积极收缩的肌肉中没有氧气，它们的线粒体不能帮助产生ATP。肌肉必须进行无氧收缩，即“不使用氧气”。
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乳酸或乳酸会引起肌肉酸痛吗?答案是否定的。虽然乳酸的积累确实会降低细胞的pH值并引起短暂的烧伤，但乳酸并不是高强度运动后肌肉酸痛的原因。
肝脏循环乳酸并合成葡萄糖
乳酸不能被细胞利用，所以它被转移出细胞进入血液。为了摆脱乳酸，我们的身体采用了另一种代谢途径，称为Cori循环。
[在这张图中]Cori循环将肌肉组织中的厌氧糖酵解与肝脏中的糖异生联系在一起。肌肉细胞分泌的乳酸通过血液运输到肝脏，在那里通过糖异生作用转化为葡萄糖。
肝脏从血液中吸收乳酸进入肝细胞或肝细胞。肝细胞进行一种化学过程糖质新生，将乳酸转化回葡萄糖。肾皮质(肾的外部部分)也携带大约一部分糖异生作用。
从本质上讲，糖异生作用逆转了身体产生乳酸盐的糖酵解和发酵过程。这首先将乳酸转化为丙酮酸，然后最终转化为葡萄糖。
然后，更新的葡萄糖被释放到血液中，并被运送回工作的肌肉，在那里它被用来满足肌肉额外的能量需求。肝脏再次吸收肌肉产生的乳酸，因此Cori循环恢复。
如果肌肉的需求减少，Cori循环中产生的葡萄糖可以通过糖原转化，补充肌肉中储存的糖原。
还有其他细胞参与科妮循环吗?
除了骨骼肌细胞，其他几种细胞类型也积极产生乳酸。
例子有:
- 红细胞
- 淋巴结中的免疫细胞
- 在骨髓中增殖免疫细胞和血细胞
- 皮肤中的上皮细胞。
顺便说一下，肌肉细胞即使在休息时也会产生乳酸，尽管速率很低。
癌症细胞已知使用糖酵解作为一种能源生产的手段，无论他们是否在低或高氧条件下。这种代谢变化被称为Warburg效应，解释了为什么癌细胞可以通过消耗周围器官的营养物质而生长得非常快。这也是癌症患者体重逐渐下降的原因。
[在这张图中]癌细胞从周围的细胞和组织掠夺营养物质来维持肿瘤的快速生长。
Cori循环的能源成本
在Cori循环中葡萄糖的持续分解和再合成似乎是一种能量的浪费。一个Cori循环确实会导致4个ATP的净消耗。计算公式为:
- Cori循环的糖酵解部分(1个葡萄糖→2个丙酮酸→2个乳酸)每个葡萄糖分子只产生2个ATP。
- 糖异生作用重新合成一个葡萄糖(2个乳酸→2个丙酮酸→1个葡萄糖)需要消耗2个GTP和4个ATP，这等于6个ATP。
- 净成本是6-2 = 4 ATP。肝细胞的线粒体呼吸提供了这种消耗。
因此，从乳酸中产生葡萄糖所需的能量比通过厌氧糖酵解获得的能量要多。这解释了为什么科尼周期不能无限期地持续下去。
[在这张图中]Cori循环导致ATP净损失。为什么我们的细胞愿意通过运行Cori循环来浪费能量?
科妮循环的重要性
维持肌肉活动
骨骼肌细胞是在低氧条件下(如高强度运动)收缩的快速收缩纤维。因此，厌氧糖酵解是一种有效的ATP生产手段，以满足收缩肌肉的能量需求。厌氧糖酵解产生ATP的速率大于葡萄糖线粒体完全氧化产生的速率。
然而，厌氧糖酵解会在细胞内积聚乳酸，使肌肉疲劳。最糟糕的后果甚至会导致肌肉纤维损伤、炎症和疼痛。
Cori循环的存在有助于防止酸积聚在工作的肌肉。Cori循环也有助于葡萄糖循环，尽管能量效率很低。因此，Cori循环通过促进我们身体的能量转换来帮助肌肉正常运作。
[在这张图中]肝脏以不同的方式支撑着我们的身体。通过Cori循环来管理葡萄糖周转就是其中之一。
以满足紧急能源需求
在创伤期间或大手术后，我们的细胞必须高速增殖以愈合伤口或防御病原体。因此，他们有一个紧急的能源需求。为了满足能量通量的增加，细胞产生了更多的乳酸盐。在这种情况下，肝脏会通过运行Cori循环来努力维持全身能量水平的平衡。科氏循环在夜间禁食和饥饿期间也是至关重要的。
对于红细胞来说
人的红细胞既不含细胞核、核糖体，也不含线粒体。去除这些细胞器可以减小红细胞的大小，使它们能够通过微小的毛细血管。线粒体的缺乏使它们完全依赖于厌氧糖酵解来产生ATP。然后，血液中产生的乳酸盐必须由肝脏来处理。
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科妮旋回的发现
Cori循环是以它的发现者Carl Ferdinand Cori和Gerty Cori的名字命名的。卡尔·科尼和他的妻子格蒂·科尼是研究人体碳水化合物代谢的先驱。他们在1929年定义了科尼旋回。
卡尔·科里和格蒂·科里共同获得1947年诺贝尔生理学或医学奖，不是因为他们发现了科里循环，而是因为他们发现了糖原(动物淀粉)——葡萄糖的衍生物——如何在体内分解和重新合成，用作能量的储存和来源。
[在这张图中]Cori循环是由Carl Cori和Gerty Cori这对夫妻在1929年发现的。
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总结
1.在无氧呼吸过程中，葡萄糖通过糖酵解分解产生能量。然而，骨骼肌中也会产生一种叫做乳酸盐的副产品。这种乳酸不能被细胞进一步利用。
2.血液将乳酸从骨骼肌运送到肝脏，在那里乳酸通过糖异生作用转化回葡萄糖。葡萄糖可以返回到肌肉，为更多的活动提供动力。
3.乳酸在骨骼肌和肝脏之间的循环称为乳酸循环或Cori循环。
