Der Citratzyklus und die oxidative Decarboxylierung sind zentrale Stoffwechselprozesse in den Mitochondrien, die für die Energiegewinnung der Zelle essentiell sind.
Die oxidative Decarboxylierung ist der Verbindungsprozess zwischen Glykolyse und Citratzyklus. Dabei wird Pyruvat zu Acetyl-CoA umgewandelt, wobei NADH und CO2 entstehen. Dieser Prozess wird durch einen Enzymkomplex katalysiert und ist eng mit der Stoffwechselregulation auf Enzymebene verbunden. Die Regulation der Enzymaktivität erfolgt dabei hauptsächlich durch allosterische Regulation, bei der Effektormoleküle die Enzymaktivität beeinflussen können.
Der Citratzyklus ist ein zyklischer Stoffwechselweg in der Matrix der Mitochondrien, der acht aufeinanderfolgende Reaktionen umfasst. Seine Funktion liegt in der Oxidation von Acetyl-CoA zu CO2 und der Gewinnung von Reduktionsäquivalenten (NADH, FADH2). Die Produkte des Citratzyklus sind neben CO2 auch GTP sowie die erwähnten Reduktionsäquivalente, die in der oxidativen Phosphorylierung zur ATP-Synthese verwendet werden. Die Energiebilanz des Citratzyklus ist beeindruckend: Pro Durchlauf werden 2 CO2-Moleküle freigesetzt und Reduktionsäquivalente gebildet, die in der Atmungskette zur Bildung von ATP genutzt werden. Die Regulation des Citratzyklus erfolgt durch verschiedene Mechanismen, darunter die allosterische Regulation wichtiger Enzyme wie der Citrat-Synthase. Zusammen mit der Glykolyse und der oxidativen Phosphorylierung bildet der Citratzyklus das Herzstück des zellulären Energiestoffwechsels.
