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三羧酸循環（Tricarboxylic Acid Cycle，TCA Cycle），又稱檸檬酸循環（Citric Acid Cycle）或克雷布斯循環（Krebs Cycle），是需氧生物體內普遍存在的代謝途徑，是三大營養素（糖類、脂類、氨基酸）最終代謝的共同通路。  循環過程 乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合：乙酰輔酶A（含2個碳）與草酰乙酸（含4個碳）在檸檬酸合酶催化下，縮合生成檸檬酸（含6個碳）。這是循環的起始步驟，將乙酰基引入循環。 檸檬酸異構化：檸檬酸在順烏頭酸酶催化下，經中間體順烏頭酸，異構化為異檸檬酸。 異檸檬酸氧化脫羧：異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶催化下，氧化脫羧生成α-酮戊二酸（含5個碳），同時釋放1分子CO?，并產生1分子NADH + H?。 α-酮戊二酸氧化脫羧：α-酮戊二酸在α-酮戊二酸脫氫酶復合體催化下，氧化脫羧生成琥珀酰輔酶A（含4個碳），釋放1分子CO?，并產生1分子NADH + H?。 琥珀酰輔酶A生成琥珀酸：琥珀酰輔酶A在琥珀酰輔酶A合成酶催化下，其高能硫酯鍵水解，生成琥珀酸，同時驅動GDP磷酸化生成GTP（在動物和某些微生物中）或ATP（在植物和某些細菌中）。 琥珀酸脫氫：琥珀酸在琥珀酸脫氫酶催化下，脫氫生成延胡索酸，同時產生1分子FADH?。該酶位于線粒體內膜，是呼吸鏈的組成部分。 延胡索酸水合：延胡索酸在延胡索酸酶催化下，加水生成蘋果酸（含4個碳）。 蘋果酸脫氫：蘋果酸在蘋果酸脫氫酶催化下，脫氫生成草酰乙酸，同時產生1分子NADH + H?。草酰乙酸可再次與乙酰輔酶A縮合，開始新一輪循環。 關鍵特點 不可逆反應：循環中有三個關鍵酶催化的反應不可逆，分別是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶復合體，它們是循環的限速步驟。 能量產生：每循環一次，可產生3分子NADH + H?、1分子FADH?和1分子GTP（或ATP）。這些高能化合物通過氧化磷酸化可生成大量ATP。 物質代謝樞紐：三羧酸循環是糖、脂、蛋白質代謝的交匯點。乙酰輔酶A可來自糖代謝的丙酮酸、脂肪酸的β-氧化以及某些氨基酸的分解代謝。同時，循環中的中間產物也是合成其他生物分子的原料。 生理意義 能量供應：為生物體提供大量能量，是需氧生物獲取能量的主要途徑。 生物合成前體供應：循環中的中間產物如α-酮戊二酸、草酰乙酸等可作為合成氨基酸、核苷酸等生物分子的前體。 調節酸堿平衡：通過代謝產物的生成和消耗，參與維持細胞內的酸堿平衡。 |
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