Der Citratzyklus

Der Citratzyklus (auch Krebs-Zyklus genannt) ist ein zyklischer Stoffwechselweg, der in den Mitochondrien stattfindet. Er spielt eine zentrale Rolle beim Abbau von Nährstoffen und der Energiegewinnung in der Zelle.

Wichtige Reaktionen und Abläufe

• Einschleusung ins System: Acetyl-CoA (C2-Körper) wird auf Oxalacetat (C4-Körper) übertragen, wodurch Citrat (C6-Körper) entsteht
• Oxidative Decarboxylierungen: Im Verlauf werden zwei CO₂-Moleküle abgespalten
• Energieträgerbildung: Es entstehen 3 NADH+H⁺ und 1 FADH₂ als Reduktionsäquivalente für die Atmungskette
• ATP-Bildung: Durch Substratkettenphosphorylierung wird 1 ATP (über GTP) gebildet

Die acht Schritte des Citratzyklus:

1. Oxalacetat + Acetyl-CoA → Citrat: Oxalacetat nimmt Acetyl-CoA auf und bildet Citrat
2. Citrat → Isocitrat: Umlagerung zu Isocitrat
3. Isocitrat → α-Ketoglutarat: Oxidation und Decarboxylierung unter NAD⁺-Reduktion $NADH+H⁺$
4. α-Ketoglutarat → Succinyl-CoA: Oxidative Decarboxylierung mit Bildung von NADH+H⁺
5. Succinyl-CoA → Succinat: Abspaltung von CoA und Bildung von GTP (→ ATP)
6. Succinat → Fumarat: Oxidation unter FAD-Reduktion (FADH₂)
7. Fumarat → Malat: Anlagerung von H₂O
8. Malat → Oxalacetat: Oxidation mit NAD⁺-Reduktion $NADH+H⁺$

Wichtiger Merksatz: Der Citratzyklus dient der vollständigen Oxidation von Acetyl-CoA zu CO₂ unter Bildung von Reduktionsäquivalenten für die Atmungskette.

Energiebilanz des Citratzyklus

Pro Acetyl-CoA, das in den Citratzyklus eingeschleust wird:

• 3 NADH+H⁺ (liefern später je 2,5 ATP in der Atmungskette)
• 1 FADH₂ (liefert später 1,5 ATP in der Atmungskette)
• 1 ATP (durch Substratkettenphosphorylierung)
• 2 CO₂ (vollständige Oxidation)

Funktionsprinzip: Oxalacetat wirkt als Akzeptor für Acetyl-CoA und wird am Ende des Zyklus regeneriert, wodurch der Prozess kontinuierlich ablaufen kann.

Die Reaktionsgleichung des Citratzyklus lässt sich vereinfacht darstellen als: Acetyl-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + 2 H₂O → 2 CO₂ + CoA + 3 NADH + 3 H⁺ + FADH₂ + GTP

Der Citratzyklus ist damit eine zentrale Drehscheibe des Stoffwechsels und liefert wichtige Zwischenprodukte für andere Biosynthesewege.