克雷布斯循環圖 克雷布斯循環
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克雷布斯循環圖範例
瀏覽檸檬酸循環圖範例或在上方生成您自己的圖表
完整標注的克雷布斯循環
完整的克雷布斯循環(檸檬酸循環)圖,清晰標注所有8個酵素步驟、中間產物和能量載體。
簡化版克雷布斯循環總覽
克雷布斯循環的簡化總覽,強調主要輸入(乙醯輔酶A、NAD+、FAD)和輸出(NADH、FADH2、ATP、CO2)。
含酵素的克雷布斯循環
聚焦8種催化各步驟酵素的詳細克雷布斯循環圖,強調調節酵素。
能量載體重點圖
聚焦能量載體產生的克雷布斯循環圖,顯示NADH、FADH2和ATP在各步驟的確切生成位置。
粒線體背景中的克雷布斯循環
位於粒線體基質中的克雷布斯循環,顯示其與電子傳遞鏈和細胞呼吸的連結。
空白克雷布斯循環測驗卷
含編號空白方框的克雷布斯循環學習單模板,供學生填入受質、酵素和產物。
什麼是克雷布斯循環?
克雷布斯循環,又稱檸檬酸循環或三羧酸循環(TCA循環),是一系列發生在真核細胞粒線體基質中的8個酵素反應。由漢斯·克雷布斯於1937年發現,這個代謝途徑是細胞呼吸的核心樞紐,連接醣類、脂肪和蛋白質代謝。該循環氧化乙醯輔酶A(來源於丙酮酸、脂肪酸或胺基酸),產生CO2,同時生成高能電子載體NADH和FADH2,後者進入電子傳遞鏈以產生ATP。每完整一圈循環處理一個乙醯基(2個碳),並重新生成草醯乙酸以接受下一個乙醯輔酶A。
克雷布斯循環的8個步驟
- 步驟1:檸檬酸合成酶將乙醯輔酶A(2C)與草醯乙酸(4C)結合形成檸檬酸(6C),釋放輔酶A
- 步驟2:順烏頭酸酶通過脫水-再水合反應將檸檬酸轉化為異檸檬酸
- 步驟3:異檸檬酸脫氫酶將異檸檬酸氧化為α-酮戊二酸(5C),產生NADH並釋放CO2
- 步驟4:α-酮戊二酸脫氫酶將α-酮戊二酸轉化為琥珀醯輔酶A(4C),產生NADH並釋放CO2
- 步驟5:琥珀醯輔酶A合成酶將琥珀醯輔酶A轉化為琥珀酸,通過受質層磷酸化產生GTP(或ATP)
- 步驟6:琥珀酸脫氫酶將琥珀酸氧化為延胡索酸,產生FADH2(唯一嵌入內膜的酵素)
- 步驟7:延胡索酸酶將延胡索酸水合形成蘋果酸
- 步驟8:蘋果酸脫氫酶將蘋果酸氧化再生草醯乙酸,產生循環的第三個NADH
關鍵分子與能量產量
克雷布斯循環每圈產生3個NADH、1個FADH2、1個GTP(等同於ATP)和2個CO2。由於每個葡萄糖分子產生2個乙醯輔酶A(通過丙酮酸脫羧),循環每個葡萄糖轉兩圈,共產生6個NADH、2個FADH2和2個GTP。關鍵中間產物包括:檸檬酸(6C)、異檸檬酸(6C)、α-酮戊二酸(5C)、琥珀醯輔酶A(4C)、琥珀酸(4C)、延胡索酸(4C)、蘋果酸(4C)和草醯乙酸(4C)。電子載體NADH和FADH2將電子捐贈給電子傳遞鏈,最終驅動氧化磷酸化產生每個葡萄糖約30-32個ATP。
與電子傳遞鏈的連結
克雷布斯循環與位於粒線體內膜的電子傳遞鏈(ETC)緊密耦合。NADH將電子捐贈給複合體I,FADH2將電子捐贈給複合體II(琥珀酸脫氫酶,也是克雷布斯循環酵素)。隨著電子通過ETC複合體,質子被泵過內膜,形成驅動ATP合成酶的質子梯度。每個NADH通過氧化磷酸化產生約2.5個ATP,每個FADH2產生約1.5個ATP。若沒有ETC再生NAD+和FAD,克雷布斯循環將因缺乏電子受體而停滯。
課堂與學習應用
- 生物化學課程:掌握完整途徑,含所有酵素、受質及調節機制
- 生物考試:使用標注圖記憶中間產物和能量載體產生位置
- 醫學教育:了解與克雷布斯循環酵素缺乏相關的代謝疾病
- 空白圖學習單:使用填空循環模板測試知識
- 比較代謝:研究循環如何連接糖質新生、胺基酸合成和脂肪酸代謝
- 研究簡報:為論文和海報展建立出版級圖表


