1937 年 Hans Krebs 從鴿子胸肌勾出這個循環，拿下 1953 諾貝爾獎。它是有氧代謝的核心樞紐，糖、脂、蛋白最終都匯流至此，變成 CO₂ 和還原當量（NADH、FADH₂）。 Source: Wikimedia Commons, "Citric acid cycle" (CC BY-SA) 8 步驟總覽 # 反應 酵素 輔酶/產物 備註 1 Acetyl-CoA + OAA → Citrate Citrate synthase ， 不可逆；縮合反應；TCA 入口 2 Citrate → cis-aconitate → Isocitrate Aconitase ， 脫水 + 再水合（水先走後回） 3 Isocitrate → α-KG Isocitrate dehydrogenase (IDH) + NADH + CO₂ 不可逆；限速步驟；脫羧 4 α-KG → Succinyl-CoA α-KG dehydrogenase + NADH + CO₂ 不可逆；脫羧；和 PDH 機制近乎相同（也用 TPP/lipoamide/CoA/FAD/NAD⁺） 5 Succinyl-CoA → Succinate Succinyl-CoA synthetase + GTP（substrate-level phosphorylation） 唯一的受質層級磷酸化 6 Succinate → Fumarate Succinate dehydrogenase (SDH, = Complex II) + FADH₂ 嵌在內膜；同時是 ETC 的 Complex II 7 Fumarate → Malate Fumarase + H₂O 水合 8 Malate → OAA Malate dehydrogenase + NADH OAA 再接 acetyl-CoA 開始下一輪 一次循環的產量 每 1 個 acetyl-CoA 繞一圈： 3 NADH（IDH、α-KGDH、MDH） 1 FADH₂（SDH） 1 GTP（succinyl-CoA synthetase） 2 CO₂（IDH、α-KGDH） 每個 glucose（= 2 pyruvate = 2 acetyl-CoA） 透過 TCA 產： 6 NADH + 2 FADH₂ + 2 GTP + 4 CO₂ 加上糖解（2 ATP + 2 NADH）和 PDH × 2（2 NADH + 2 CO₂）的貢獻： 階段 ATP/GTP NADH FADH₂ CO₂ 糖解 2 2 0 0 2 × PDH 0 2 0 2 2 × TCA 2 6 2 4 合計 4 10 2 6 糖解階段的 2 NADH 在胞質，要靠穿梭系統（malate-aspartate 或 glycerol-3-phosphate）運進粒線體才能走 OxPhos。 「糖解到 acetyl-CoA 總共幾個 NADH？」 這個考題很愛出：從 1 個 glucose 分解到 2 個 acetyl-CoA 的過程中，NADH 總產量是 4（2 來自 GAPDH × 2 個 GAP；2 來自 PDH × 2 個 pyruvate），還沒進 TCA。 TCA 的三個關鍵特性 A. OAA 是「催化量」，淨消耗 = 0 TCA 開始於 OAA + acetyl-CoA → citrate，結束於 malate → OAA。OAA 在循環中既被用掉又被再生，實際上是「周而復始」的催化者。acetyl-CoA 才是真正的消耗品。這也是為什麼一次 TCA 不算「1 CO₂」，從 acetyl-CoA 的兩個碳而言，最終兩個都會變 CO₂（不過有趣的是，這兩個 CO₂ 的碳同位素追蹤顯示並不是「當輪」就被釋出，而是留到下一輪才脫羧；這是同位素示蹤實驗的經典發現，但不影響「一輪淨產 2 CO₂」這個帳）。 B. 不可逆步驟只有 3 個 Citrate synthase、IDH、α-KGDH，這三步是 TCA 的主要調控點。細胞能量高時（高 ATP、高 NADH、高 succinyl-CoA）：citrate synthase 和 IDH 被抑制，循環放慢；能量低時：ADP 活化 IDH，循環加速。 C. SDH 是內膜唯一的 TCA 酵素 其他 7 個酵素都在粒線體基質，唯獨 SDH（Complex II）嵌在內膜，因為它生成的 FADH₂ 不像 NADH 可以自由擴散到 Complex I，必須直接把電子交給 Q (ubiquinone)。這個「同時參與 TCA 和 ETC」的身份讓 SDH 常被考古題拿出來當 trivia。 Aconitase 的「脫水 + 再水合」 Citrate → isocitrate 看起來只是羥基換個位置，但機制上是：citrate 先脫水形成 cis-aconitate（順烏頭酸）→ 再反方向水合把水加回 isocitrate。aconitase 含有一個 Fe-S cluster，可以被自由基氧化失活，這也是細胞 ROS 傷害的敏感靶點。