Der Citratzyklus im Detail
Der Citratzyklus, auch Krebs-Zyklus genannt, ist ein zentraler Stoffwechselweg in den Mitochondrien, der für die vollständige Oxidation von Acetyl-CoA zu CO₂ verantwortlich ist. Dieser komplexe Prozess liefert wichtige Reduktionsäquivalente für die Atmungskette und spielt eine Schlüsselrolle im Energiestoffwechsel der Zelle.
Definition: Der Citratzyklus ist eine zyklische Abfolge von acht enzymatischen Reaktionen, die Acetyl-CoA vollständig zu CO₂ oxidieren und dabei Reduktionsäquivalente für die Atmungskette bereitstellen.
Der Zyklus beginnt mit der Übertragung der Acetylgruppe von Acetyl-CoA auf Oxalacetat, wodurch Citrat gebildet wird. Dies markiert den Beginn der Oxidation des ursprünglich aus Glucose stammenden Kohlenstoffs.
Highlight: Die Bildung von Citrat aus Acetyl-CoA und Oxalacetat ist der erste Schritt des Citratzyklus und führt zur Entstehung eines C6-Körpers.
In den folgenden Schritten wird Citrat über Isocitrat zu α-Ketoglutarat umgewandelt. Dabei findet die erste Decarboxylierung statt, bei der CO₂ freigesetzt und NADH+H⁺ gebildet wird.
Vocabulary: Decarboxylierung bezeichnet die Abspaltung von CO₂ aus organischen Verbindungen.
Die Umwandlung von α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA stellt einen weiteren wichtigen Schritt dar. Hier erfolgt die zweite Decarboxylierung, verbunden mit der Bildung eines weiteren NADH+H⁺.
Example: Bei der Oxidation von α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA wird ein Proton und ein CO₂-Molekül freigesetzt, während gleichzeitig NADH+H⁺ gebildet wird.
Die Umwandlung von Succinyl-CoA zu Succinat ist mit einer Substratkettenphosphorylierung verbunden, bei der GTP (und daraus ATP) gebildet wird. Anschließend wird Succinat zu Fumarat oxidiert, wobei FADH₂ entsteht.
Highlight: Die Bildung von GTP aus GDP und Pi bei der Umwandlung von Succinyl-CoA zu Succinat ist ein Beispiel für Substratkettenphosphorylierung im Citratzyklus.
Die letzten Schritte des Zyklus umfassen die Umwandlung von Fumarat über Malat zurück zu Oxalacetat, wobei ein weiteres NADH+H⁺ gebildet wird. Oxalacetat steht dann wieder als Akzeptor für eine neue Acetylgruppe zur Verfügung, wodurch der Zyklus von neuem beginnen kann.
Quote: "Oxalacetat ist der Akzeptor von AcetylCoA und schleust dieses in den Citratzyklus"
Die Energiebilanz des Citratzyklus ist beeindruckend: Pro Durchlauf werden 2 CO₂-Moleküle freigesetzt, 3 NADH+H⁺, 1 FADH₂ und 1 GTP (bzw. ATP) gebildet. Diese Produkte, insbesondere die Reduktionsäquivalente NADH und FADH₂, spielen eine entscheidende Rolle in der nachfolgenden Atmungskette.
Highlight: Die Produkte des Citratzyklus - 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP/ATP und 2 CO₂ - sind von zentraler Bedeutung für den Energiestoffwechsel der Zelle.
Der Citratzyklus ist eng mit der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA verknüpft, die dem Zyklus vorausgeht. Diese Reaktion liefert das Acetyl-CoA, das in den Zyklus eingeschleust wird, und produziert zusätzlich NADH+H⁺ und CO₂.
Vocabulary: Oxidative Decarboxylierung bezeichnet den Prozess, bei dem Pyruvat zu Acetyl-CoA umgewandelt wird, wobei CO₂ freigesetzt und NAD⁺ zu NADH reduziert wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Citratzyklus eine zentrale Rolle im Stoffwechsel einnimmt. Er verbindet den Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen und liefert wichtige Reduktionsäquivalente für die Atmungskette, die letztendlich zur ATP-Produktion in der oxidativen Phosphorylierung führen.
Definition: Die Funktion des Citratzyklus besteht in der vollständigen Oxidation von Acetyl-CoA zu CO₂ unter Bildung von Reduktionsäquivalenten für die Atmungskette und der Bereitstellung von Vorstufen für Biosynthesen.
