Citratzyklus: Das zentrale Drehkreuz des Stoffwechsels

Der Citratzyklus, auch Krebs-Zyklus genannt, ist ein zentraler Stoffwechselweg in den Mitochondrien. Er schließt sich an die Glykolyse an und bildet eine Verbindung zwischen Kohlenhydrat-, Fett- und Proteinstoffwechsel.

Definition: Der Citratzyklus ist ein zyklischer Stoffwechselweg in der Mitochondrienmatrix, der Acetyl-CoA zu CO₂ oxidiert und dabei Reduktionsäquivalente erzeugt.

Die Citratzyklus Funktion umfasst mehrere wichtige Aspekte:

1. Oxidation von Acetyl-CoA zu CO₂
2. Erzeugung von Reduktionsäquivalenten (NADH+H⁺ und FADH₂)
3. Bildung von GTP (bzw. ATP)
4. Bereitstellung von Zwischenprodukten für andere Stoffwechselwege

Highlight: Der Citratzyklus Merksatz "Citrat Is Krebs' Triumphant Cycle" hilft, sich die ersten Schritte des Zyklus zu merken: Citrat, Isocitrat, α-Ketoglutarat, Succinyl-CoA.

Die Citratzyklus Reaktionsgleichung lässt sich vereinfacht darstellen als:

Acetyl-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + 2 H₂O → 2 CO₂ + 3 NADH + FADH₂ + GTP + 2 H⁺ + CoA

Die Energiebilanz Citratzyklus pro Molekül Acetyl-CoA ist beeindruckend:

• 3 NADH+H⁺
• 1 FADH₂
• 1 GTP (äquivalent zu 1 ATP)

Vocabulary: Reduktionsäquivalente sind Moleküle wie NADH und FADH₂, die Elektronen für die Atmungskette bereitstellen.

Die Citratzyklus Produkte, insbesondere die Reduktionsäquivalente, sind von entscheidender Bedeutung für die nachfolgende Atmungskette.

Glykolyse: Der erste Schritt der Zellatmung

Die Glykolyse einfach erklärt ist der wichtigste Abbauweg der Kohlenhydrate im Stoffwechsel. Sie findet im Cytoplasma der Zelle statt und bildet den Auftakt der Zellatmung.

Definition: Die Glykolyse ist ein Stoffwechselweg, bei dem Glucose zu Pyruvat abgebaut wird.

Der Glykolyse Ablauf lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Aktivierung der Glucose durch Phosphorylierung
2. Umwandlung in Fructose-1,6-bisphosphat
3. Spaltung in zwei Triosephosphate
4. Oxidation und Phosphorylierung der Triosephosphate
5. Bildung von Pyruvat

Highlight: Die Glykolyse Schritte umfassen sowohl energieverbrauchende als auch energieliefernde Reaktionen.

Die Glykolyse Bilanz zeigt, dass pro Molekül Glucose folgende Produkte entstehen:

• Zwei Moleküle Pyruvat
• Zwei Moleküle ATP durch Substratstufenphosphorylierung
• Zwei Moleküle NADH+H⁺

Vocabulary: Substratstufenphosphorylierung bezeichnet die direkte Übertragung einer Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP zur ATP-Bildung.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Glykolyse nur einen kleinen Teil der in der Glucose gespeicherten Energie freisetzt. Der Großteil der Energie verbleibt im Pyruvat, welches in den nachfolgenden Schritten der Zellatmung weiter abgebaut wird.

Aufbau und Funktion der Mitochondrien

Die Mitochondrien sind essenzielle Zellorganellen, die für die Energiegewinnung durch Zellatmung verantwortlich sind. Der Mitochondrien Aufbau ist komplex und perfekt an ihre Funktion angepasst.

Definition: Mitochondrien sind von zwei Membranen umgebene Organellen, die für die Zellatmung und Energieproduktion zuständig sind.

Der Mitochondrien Aufbau zeichnet sich durch folgende Strukturen aus:

1. Eine glatte äußere Membran
2. Eine stark gefaltete innere Membran mit zahlreichen Einstülpungen (Cristae)
3. Der Intermembranraum zwischen den beiden Membranen
4. Die Matrix im Inneren des Mitochondriums

Highlight: Die Cristae Mitochondrien vergrößern die Oberfläche der inneren Membran und ermöglichen so eine effizientere Energieproduktion.

Die Matrix enthält wichtige Komponenten wie Ribosomen, mitochondriale DNA und zahlreiche Enzyme für den Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsel.

Vocabulary: mtDNA steht für mitochondriale DNA, die für einige mitochondriale Proteine kodiert.

Die Mitochondrien Funktion ist eng mit ihrem Aufbau verknüpft. Sie sind die Hauptorte des Katabolismus zur Energiegewinnung. Zellen mit hoher Stoffwechselrate, wie beispielsweise Leberzellen, besitzen besonders viele Mitochondrien – oft über 1000 pro Zelle.

Example: Leberzellen haben aufgrund ihrer hohen Stoffwechselaktivität mehr als 1000 Mitochondrien pro Zelle.